專利名稱：偏角測量儀的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種測量光學系統中光學元件偏角的測量儀器，尤其是涉及一種測量被測光學元件偏角的測量儀器。
現有技術中，通常采用中心偏測量儀對光學系統中光學元件的偏心進行測量。通過中心偏測量儀測量光學元件球心的像的工作原理是把光學鏡頭裝在轉臺上，被測光學元件安裝在鏡頭內，旋轉轉臺，通過瞄準鏡觀測光學元件的球心像。這種中心偏測量儀的缺陷在于只適合測量光學元件球心的偏心量，對于很多沒有球心像的非球面光學元件，則不能進行測量。另外，采用這種中心偏測量儀還受到光學口徑的限制，對于中心處有開口的光學元件也不能方便地進行測量。其三，采用這種中心偏測量儀進行測量時需要靠人工瞄準光學元件的球心像，瞄準精度因人而異，故檢測精度容易受到影響，同時檢測人員也易產生視覺疲勞。
本發明的目的在于克服現有技術的不足而提供一種結構簡單，適合于各種不同類型光學元件偏角測量的儀器。
本發明的目的可通過以下技術措施實現偏角測量儀包括成像物鏡，激光電源連接到激光器，激光器發出的激光照射到被測光學元件，反映被測光學元件偏角有關的激光光束通過成像物鏡聚焦到CCD攝像機上，CCD攝像機的輸出經圖像采集卡連接到計算機。
本發明的目的還可通過以下技術措施實現計算機將光學元件偏角測量值和激光光強以及光斑位移量的象素值輸出到顯示部分進行顯示。
與現有技術相比，本發明的優點在于利用激光照射到被測光學元件上，被測光學元件的角度變化時，反射后的激光光束的角度也隨之變化，經過成像物鏡聚焦到CCD的光敏面，光敏面上的激光光斑隨著被測光學元件的角度變化而產生相應的移動，采用質心提取細分算法對激光光斑的移動進行計算，得到被測光學元件偏角誤差的測量值。因為激光具有直線性好、發散角小、亮度高的特點，故激光光斑很小，能夠得到較高的測量精度。并且由于容易看清楚激光光點的位置，便于安裝激光器和成像物鏡；本發明通過CCD成像和計算機程序處理，將激光像點和測出的偏角誤差顯示在計算機屏幕上，實現了測量結果自動顯示，避免了人工瞄準帶來的人為因素對儀器測量精度的影響，也利于提高測量精度。由于本發明不需要進行人工瞄準，所以還可降低人的勞動強度。本發明除了用于測量光學元件表面角度的變化，能夠更精確地指導光學元件的安裝和校正，還適合于重點建筑，如水壩、高層建筑的變形監測。
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
圖1是本發明實施例的原理框圖。
圖2是本發明實施例位于CCD攝像機5光敏面上的激光光斑。
如圖1所示，偏角測量儀的激光電源1連接到激光器2，激光器2發出的激光束照射到被測光學元件3的表面，由于激光光束是細光束，照射到被測光學元件3的點很小，光束經被測光學元件3反射后，其反射光線的角度變化代表被測光學元件3的面形變化。如果被測光學元件3安裝偏心，激光照射點的角度就會發生變化。反射光線經過成像物鏡4聚焦到CCD攝像機5的光敏面上。反射光線的角度發生變化時，CCD攝像機5光敏面上的激光光斑就會產生相應的移動。CCD攝像機5將激光光斑移動的圖像信號送入圖像采集卡6，通過圖像采集卡6變為數字信號后，輸送到計算機7中。計算機7對圖像信號進行處理，其軟件通采用細分算法，提取激光光斑的質心，并由此計算激光光斑的移動量，從而得到被測光學元件偏角的測量值。
提取質心的細分算法為X0=ΣXi.PiΣPi,]]>Y0=ΣYi.PiΣPi]]>以上兩式分別給出了如圖2所示的激光光斑中心處X和Y方向的坐標。式中Xi和Yi為CCD攝像機5圖像信號的像素坐標。Pi為該像素上的亮度。
當光斑移動時，通過細分算法，計算出各個不同時刻光斑中心的位置。
假定是(X01，X01)，(X02，X02)……(X0i，X0i)，則相鄰兩點的位移量為 這個位移量代表被測光學元件3角度的偏轉，由軟件據此計算被測光學元件3角度的偏轉值。
計算機7將被測光學元件3角度的偏轉值轉換為絕對和相對角度變化，并將其輸出到顯示部分8進行顯示。計算機同時將激光光強和光斑位移量的象素值輸出到角度顯示部分8進行顯示。
權利要求
1.一種偏角測量儀，包括成像物鏡(4)，其特征在于激光電源(1)連接到激光器(2)，激光器(2)發出的激光照射到被測光學元件(3)，反映被測光學元件偏角的激光光束通過成像物鏡(4)聚焦到CCD攝像機(5)上，CCD攝像機(5)的輸出經圖像采集卡(6)連接到計算機(7)。
2.根據權利要求1所述的偏角測量儀，其特征在于計算機(7)將光學元件偏角測量值和激光光強和光斑位移量的象素值輸出到顯示(8)進行顯示。
全文摘要
本發明公開了一種光學元件偏角測量儀,由激光器,激光電源、成像物鏡、CCD攝像機、圖像采集卡、計算機和顯示部分組成。本發明用激光照射被測光學元件,并用CCD攝像機采集,根據代表被測光學元件角度變化的激光光斑的移動量,計算出被測光學元件的偏角,并加以顯示,有效地提高了儀器的測量精度。本發明克服了現有測量儀器在測量非球面光學元件受到的限制,可用于測量各種光學元件的偏角,有利于光學系統中光學元件的安裝和校正。
文檔編號G06T1/00GK1360196SQ00132098
公開日2002年7月24日 申請日期2000年12月18日 優先權日2000年12月18日
發明者馬文禮, 郭永洪, 沈忙作, 莫萍 申請人:中國科學院光電技術研究所