[发明专利]一种计算强度关联成像自准直仪及测量方法

说明书

一种计算强度关联成像自准直仪及测量方法，包括：光源、数字微镜阵列DMD、控制器、分束器、透镜、待测件反光镜、CCD和强度关联计算模块；控制器的同步控制模块产生同步时钟信号作用到数字微镜阵列DMD和CCD上，强度关联计算模块同时记录光场调制模块产生的光场调制矩阵和CCD接收到的回波信号，并进行二阶强度关联计算，间接计算得到待测件的微小转动角度。本发明将量子成像技术中的计算关联成像方法引入自准直仪的设计中，可以有效减小空气扰动等因素引起的测量误差，提高系统的灵敏度和稳定性。

技术领域

本发明涉及一种计算强度关联成像自准直仪及测量方法，属于精密测试计量仪器领域。

背景技术

自准直仪(又称自准直测微平行光管)是应用自准直原理进行小角度测量的检测仪器。它将待测件上反光镜旋转角度量变换成自准直仪接收器件上的线量变化，通过测出线量变化间接检测出反射面微小角度变化。自准直仪主要应用在小角度测量、平直度与平行度测量等方面,是机械制造、航天工业、计量、科研等部门常用的测量仪器。

现阶段常用的自准直仪大多是精度较高的CCD光电自准直仪。目前市面上德国穆勒公司(Moller)生产的ELCOMAT系列光电自准直仪属常见的光电自准直仪中精度最高的，如ELCOMAT HR和ELCOMAT 3000两款，这两种型号的光电自准直仪均采用高分辨率的线阵CCD作为光电探测器。但无论是线阵CCD还是面阵CCD的光电自准直仪，其精度都受限于CCD像元数和像元尺寸等参数，尽管采用了求质心的近似处理方法，也不能从根本上显著提高测量精度，此外对于机器工作发热导致的大气扰动影响，传统自准直仪的示值稳定性也受到了严峻挑战。

发明内容

本发明的技术解决问题是:克服现有技术的不足，提供了一种计算强度关联成像自准直仪及测量方法，能够间接计算得到待测件的微小转动角度，将量子成像技术中的计算关联成像方法引入自准直仪的设计中，可以有效减小空气扰动等因素引起的测量误差，提高系统的灵敏度和稳定性。

本发明的技术解决方案是：一种计算强度关联成像自准直仪，包括：光源(1)、数字微镜阵列DMD(2)、控制器(3)、分束器(4)、透镜(5)、待测件反光镜(6)、CCD(7)、强度关联计算模块(8)；控制器(3)包括光源调制模块和同步控制模块；

数字微镜阵列DMD(2)包括多个微镜阵列，光源(1)照射在数字微镜阵列DMD(2)的微镜阵列上，控制器(3)的光源调制模块产生光场调制矩阵，将光场调制矩阵存至强度关联计算模块(8)，并将该光场调制矩阵加载到数字微镜阵列DMD(2)上，使多个微镜阵列发生不同角度的翻转，微镜阵列反射光源(1)照射的光束形成调制光场，在控制器(3)的同步控制模块发射的同步时钟信号控制下，入射至分束器(4)；

控制器(3)的同步控制模块用于发射同步时钟信号，作用到数字微镜阵列DMD(2)和CCD(7)上，控制数字微镜阵列DMD(2)和CCD(7)同时发射和采集信号；

分束器(4)将入射的调制光场分光成两路，分别是透射光束和反射光束，将调制光场分光得到的反射光束舍弃，将调制光场分光得到的透射光束入射到透镜(5)上形成平行光束后照射在待测件反光镜(6)，待测件反光镜(6)安装在待测件上，经待测件反光镜(6)反射的回波光束再次经过透镜(5)恢复成汇聚光束，并照射到分束器(4)上，分束器(4)将入射的汇聚光束分光成两路分别是透射光束和反射光束，将透镜(5)恢复成汇聚光束后照射到分束器(4)上分光得到的透射光束舍弃，将透镜(5)恢复成汇聚光束后照射到分束器(4)上分光得到的反射光束照射到CCD(7)上，在控制器(3)的同步控制模块发射的同步时钟信号控制下CCD(7)采集分束器(4)上分光得到的反射光束，形成回波信号，强度关联计算模块(8)记录该回波信号；

强度关联计算模块(8)将储存的光场调制矩阵和记录的回波信号进行二阶强度关联计算，得到关联结果。