[发明专利]高分辨力双轴自准直仪系统

说明书

技术领域

本发明属于几何量计量测试技术领域，具体涉及一种高分辨力双轴自准直仪。

背景技术

自准直仪是应用最广泛的小角度测量仪器，用于测量反光镜微小的角位移。光学自准直仪在20世纪30年代中期就开始用于角度测量，到了20世纪40年代末期，精度为1秒的仪器被正式采用。当以光电技术取代肉眼之后，其精度有了大幅度的提高。在20世纪60年代美国、英国及德国制造商已生产了多种光电式的商品自准直仪。之后数十年来自准直仪得到了飞速的发展。自准直仪经历了目视式、光电指零式和数显式三个发展阶段。

数显式自准直仪的出现使自准直仪的性能有质的飞跃，数显式把仪器准确度由1″级提高至0.1″级，最小显示值由0.1″级提高至0.01″级。数显式自准直仪准确度高，使用方便，操作简单，能实现自动测量。按光电转换元件分类，典型的数显式自准直仪有振子式、、PSD式、和CCD式等。

提高分辨力和示值稳定性（减小跳字量）是通用数显自准直仪的发展方向。

高分辨力是高准确度的保障与前提，高稳定性（跳字量小）又是高分辨力的保障与前提。跳字量是静态数显自准直仪的特点和难点。动态测量每次采样只有一个数值输出，反应不出示值的跳动，其难点是动态响应速度和动态准确度，但通用仪器要读出每个位置的稳定读数值，跳字大就只能估读，影响示值的准确度，也影响分辨力。因此国内外对提高光电自准直仪的分辨力和稳定性进行了大量的研究工作，分辨力的提高主要是通过增长自准直仪物镜的焦距和增加图像亚像素处理的细分数，当前准确度最高的数显自准直仪是德国公司的HR型自准直仪，它用CCD作为光电转换元件，物镜焦距为1100mm，最小显示值为0.001，分辨力0.005，示值误差在10范围内为±0.01，在40范围内为±0.02，在300×300全量程内为±0.03。国内尚无同等产品。

但是增长自准直仪物镜焦距的会引起仪器的体积、长度和重量增大。而增加亚像素处理的细分数会加剧示值跳动，稳定性下降，细分可靠性降低，德国HR自准直仪虽然最小显示值可达0.001，但其技术文件中的分辨力为0.005，按分辨力公式：

dδ=ρ·dt2·f′·N]]>

式中dδ为测角分辨力，单位为角秒，dt为CCD测量方向的相邻像元的间距，单位为mm，ρ为弧度到角度的转换常量，取206265，f'为物镜焦距，单位mm，N为CCD的软件细分数。如选择相邻像元间距dt＝0.007mm的CCD作为光电传感器，物镜焦距f′＝1100mm，要达到0.001分辨力，细分数需达到657细分，其可靠性是很难保证的，因此HR尽管可以显示至0.001，但其技术文件中的分辨力为0.005，相应的细分数为131.4。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高分辨力双轴自准直仪系统，在焦距为1000mm、细分数不超过100时，使分辨力达到0.001。

本发明的技术方案如下：一种高分辨力双轴自准直仪系统，该系统包括仪器外壳以及固定在仪器外壳上的物镜组套筒，其中，物镜组套筒由前后依次设置的物镜前组和物镜后组组成，仪器外壳内安装有水平LED光源、垂直LED光源、水平准直分划板、垂直准直分划板、分光棱镜A、分光棱镜B、分光棱镜C以及反光镜，其中，反光镜对通过物镜后组的水平光线进行反射，形成垂直光线，射入两个依次布置的分光棱镜B以及分光棱镜A，并在分光棱镜A的垂直光线通路上依次设有水平准直分划板、水平聚光镜以及水平LED光源，分光棱镜A反射的水平光线通路上依次安装有显微物镜B和垂直安装的第二线阵CCD；分光棱镜B反射的水平光线通路上依次安装有分光棱镜C、显微物镜A以及水平安装的第一线阵CCD，且在分光棱镜C垂直水平面的反射光线通路上依次安装有垂直准直分划板、垂直聚光镜以及垂直LED光源。

所述的反光镜由若干个反光镜组成，可以对通过物镜后组的水平光线进行若干次折叠反射后，形成垂直光线。

所述的水平准直分划板或垂直准直分划板安装在物镜前组和物镜后组的焦面上。