[发明专利]一种基于刚柔转换平台的光学对中测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学对中测量方法，特别是一种基于刚柔转换平台的光学对中测量方法。

背景技术

对中测量是使测量物体中心和被测物体中心在同一条铅垂线上，是测量工作的一种基本操作方法，目前主要有垂球对中法和光学对中器对中法。垂球对中法是以垂球线作为仪器竖轴的延伸，利用垂球线在地心引力作用下的铅垂性进行测量。采用脚螺丝调平仪器时对垂球尖的位置不产生影响，故不存在所谓的“安平破坏对中”现象。垂球对中法常要受到风力、架面倾斜等多种因素的影响，对中精度低。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于刚柔转换平台的光学对中测量方法，解决以往垂球对中方法的对中精度和可靠性不高的问题。

一种基于刚柔转换平台的光学对中测量方法，其具体步骤为：

第一步搭建光学对中装置

光学对中装置包括：对中测量及无线发送单元、对中显示单元、LED灯和无线接收及显示单元。其中，对中测量及无线发送单元包括：CCD驱动模块、线阵CCD、A/D转换芯片、CPLD芯片和数据接收与发送模块；对中显示单元包括：校零模块、信号发送变换模块、单片机、数据接收接口芯片、信号接收变换模块和显示器A；无线接收及显示单元包括：CPU、电源、显示器B和无线数据接收模块。

对中测量及无线发送单元的输出端与无线接收及显示单元的输入端连接，LED灯的输出端与对中测量及无线发送单元的输入端连接，对中测量及无线发送单元和对中显示单元双向连接。

对中测量及无线发送单元中，CCD驱动模块的输出端与线阵CCD的输入端连接，线阵CCD的输出端与A/D转换芯片的输入端连接，A/D转换芯片的输出端与CPLD芯片的输入端连接，CPLD芯片的输出端分别与CCD驱动模块和数据接收与发送模块的输入端连接。

对中显示单元中，校零模块的输出端、数据接收接口芯片的输出端、信号接收变换模块的输出端均与单片机的输入端连接，单片机的输出端分别与信号发送变换模块的输出端和显示器的输出端连接。

无线接收及显示单元中，CPU的输出端与显示器的输入端连接，电源的输出端和无线数据接收模块的输出端均与CPU的输入端连接。

第二步对中测量及无线发送单元提供测量数据解析结果，并通过数据接收与发送模块发送对中数据信息

LED灯为对中测量及无线发送单元提供N型目标。对中测量及无线发送单元实现N型目标成像，并测量解算得到N型目标的两个竖边距中心斜边的偏移量。测量解算是通过光学成像镜头使N型目标成像到线阵CCD上。线阵CCD的像面垂直于N型目标。根据对应的CCD像元之间的距离和N型目标两个竖边的中心距离得到物象放大比例：

（1）

式中，s为物象放大比例；、分别为信号中心对应的CCD像元值；d为N型目标两个竖边的中心距离。

根据信号中心所对应的CCD像元值，零位坐标对应的像元值，以及物象放大比例系数，得到靶面中点相对光学接收镜头光轴X方向的坐标：

（2）

式中，为零位坐标对应的像元值。

根据N型目标竖边和斜边的夹角，信号中心所对应的CCD像元值，以及物象放大比例系数，得到靶面中点相对镜头光轴Y方向的坐标：

（3）

式中，为信号中心对应的CCD像元值；为N型目标竖边和斜边的夹角。

第三步对中显示单元提供光学对中信号的人机界面显示

对中显示单元完成对中位置LED点阵及数码管显示和校零。

对中显示单元通过与对中测量装置间的数据通信将采集到的位置信息接收回对中显示单元内的单片机进行比较处理，完成后输出至显示器A进行显示。对中显示单元的校零功能保证了光学对中装置在出现故障时快速更换任意单元并与初始零位状态坐标保持一致。

第五步无线接收及显示单元进行远程显示

无线接收及显示单元进行对中位置信息的无线接收和LED点阵显示。

无线接收模块对接收到的数字量信号进行显示转换，将转换后的显示命令发送至显示器B进行显示。

本方法避免了许多垂球对中无法解决的问题，而且对中的精度较高，观测速度较快，在要求精确测量的使用环境中，均可采用光学对中测量。本方法适用于各类军民用特种工程车辆，通过采用光学对中测量法能够高效快速的为大型仪器、设备的快速转移、运输等工作提供有利保障。

附图说明

图1一种基于刚柔转换平台的光学对中测量方法所述光学对中装置示意图；