專利名稱：一種無衍射光空間直線度測量裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種直線度測量裝置，具體地說，是一種無衍射光數字圖象處理法空間直線度測量裝置。
背景技術：
目前測量物體運動的直線度的方法有三種干涉法、能量重心法和衍射圖案法。
《雙頻激光干涉儀》(北京，中國計量出版社，1987年3月)中介紹，干涉法所使用的測量裝置包括激光器、偏振分光棱鏡、角反射鏡、偏振片、光電探測器和記數電路等。其工作機理是激光器發出的光經偏振分光棱鏡后分解成偏振方向相互垂直的兩束光，這兩束光經角反射鏡垂直反射后，按原路返回，經分束鏡和偏振片后進入光電探測器，兩束光在光電探測器上形成干涉條紋。在被測物體的運動過程中，如果角反射鏡有上下移動，則干涉條紋將發生變化，此變化將由記數電路記錄下來，從而測出直線度。該裝置存在著記數不能中斷，也就是測量信號必須連續的問題。
《PSD激光直線度測量儀》(《傳感器技術》，1997年，16卷，2期，21頁)介紹了能量重心法。能量重心法所使用的測量裝置包括激光器、四像限光電池等部件。該裝置的工作機理是激光器發出的光射到四像限光電池上，根據光斑照射在電池四個部分的量的大小，輸出的電信號經組合后可得到光電池相對光束的位置信號，從而測出物體運動的直線度。該裝置克服了干涉法所要求的測量信號必須連續性的缺陷，但該裝置卻存在著光束強度模式不能變化和抗激光器光束漂移性差的問題。
在《高精度激光準直及其可能應用》(《激光》，1980年，7卷，3期，54頁)一文中介紹了衍射圖案法。衍射圖案法所使用的測量裝置由激光器、擴散透鏡、波帶片和十字衍射光斑等部件組成。其工作機理是激光器發出的光經透鏡擴散在波帶片上，波帶片的透光帶的形狀是根據衍射理論而特殊設計的，于是在某些特定的位置，會形成十字衍射光斑，這一系列十字的中心在空間形成一條直線，被測物體的位置與十字中心相比，就可以得出直線度。該裝置克服了上述二種裝置的缺陷，其測量信號可中斷，并且抗激光器光束漂移性好。但由于該裝置只有在某些特定的位置，才有清晰的衍射光斑，因此測量位置是不連續的。
能量重心法和衍射圖案法存在分辨率不高的問題。三種方法均存在電噪聲影響大或較大的缺陷。
發明內容
本發明的目的在于提供一種能克服上述三種測量裝置缺陷的新的空間直線度測量裝置。該裝置測量信號可中斷，測量位置連續，抗激光器光束漂移性好，并且電噪聲影響小，是一種綜合性能好的空間直線度測量裝置。
為實現上述發明目的，本發明的無衍射光空間直線度測量裝置，包括激光器、擴束準直透鏡、圓錐鏡和除去鏡頭的攝像機，攝像機固定在被測物體上、其感光面垂直于被測物體運動方向，擴束準直透鏡和圓錐鏡依次置放在激光器和攝像機之間，并且均處于激光器光路上，計算機與攝像機相聯接。
由于直接用攝像機探測圖象，只要光斑中心在攝像機感光面之內即可，因此，本裝置測量范圍大，裝備、調試容易，結構簡單。本發明與干涉法相比，主要具有測量信號連續的優點。與能量重心法相比，本發明具有分辨率高、抗激光光束漂移性好和電噪聲影響小等優點。本發明與衍射圖案法相比，具有分辨率高、測量位置連續的優點。總之，本發明是一種綜合性能好的空間直線度測量裝置。
下面結合附圖對本發明作進一步詳細的說明。
圖1為本發明無衍射光空間直線度測量裝置的結構示意圖。
具體實施例方式
如圖1所示，本實施例選用He-Ne激光器，激光器1也可以是其它類型的激光器，例如半導體激光器，但使用單模He-Ne激光器，該測量裝置效果更好。擴束準直透鏡可以是由兩正透鏡構成的開普勒望遠鏡或由一負透鏡和一正透鏡構成的伽里略望遠鏡。激光器1發出的光經擴束準直透鏡2擴束準直后成為平行光，再通過圓錐鏡3成為無衍射光，這時光束截面是一系列明暗相間的等距同心圓，這些同心圓的中心傳播軌跡是一條自然直線。除去鏡頭的攝像機4固定于被測物體上，并使其感光面基本垂直于被測物體的運動方向。攝像機4與被測物體一起運動。無衍射光照射在除去鏡頭的攝像機4上，攝像機將光斑圖象傳給計算機，成為一幅數字圖象。采用光強為極大或圖象匹配的方法，利用計算機計算出該光斑圖象的中心，也就知道被測物體在各運動位置處相對于無衍射光束的光斑中心跡線的偏差，從而得到物體運動的直線度。
權利要求
1.一種無衍射光空間直線度測量裝置，包括激光器(1)、擴束準直透鏡(2)，其特征在于該裝置還包括圓錐鏡(3)和除去鏡頭的攝像機(4)，攝像機(4)固定在被測物體(5)上、其感光面基本垂直于被測物體運動方向，擴束準直透鏡(2)和圓錐鏡(3)依次置放在激光器(1)和攝像機(4)之間，并且均處于激光器(1)光路上，計算機(6)與攝像機(4)相聯接。
2.根據權利要求1的所述的激光直線度測量裝置，其特征在于所述激光器為He-Ne激光器或半導體激光器。
全文摘要
本發明公開了一種無衍射光空間直線度測量裝置,包括激光器、擴束準直透鏡、圓錐鏡和除去鏡頭的攝像機,攝像機固定在被測物體上、其感光面垂直于被測物體運動方向,擴束準直透鏡和圓錐鏡依次置放在激光器和攝像機之間,并且均處于激光器光路上,計算機與攝像機相聯接。由于直接用攝像機探測圖象,只要光斑中心在攝像機感光面之內即可,因此本裝置測量范圍大,裝備、調試容易,結構簡單。并且本發明具有測量信號可中斷、測量位置連續、抗激光器光束漂移性好等優點,是一種綜合性能優良的空間直線度測量裝置。
文檔編號G01B11/27GK1335484SQ0111438
公開日2002年2月13日 申請日期2001年7月26日 優先權日2001年7月26日
發明者趙斌 申請人:華中科技大學