CN203249631U - 一种铟钢水准标尺检定装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种铟钢水准标尺检定装置，包括显微摄像系统、双频激光干涉仪系统、滑动小车、测量平台等，其中，显微摄像系统包括显微镜、摄像头、照明光源，显微摄像系统安装在滑动小车上，位于待测标尺的上方，通过调节手轮沿导轨平滑的移动。显微摄像系统采用可变焦大景深显微镜，还可以安装2x的伽利略物镜组，扩大变焦范围。测量平台为一个多维调整操作平台，包括直线导轨、滑动小车和多维调整承台以及调整用杠杆表。滑动小车在直线导轨上滑动，带动显微镜摄像系统和角锥反射镜同步移动。双频激光干涉仪系统通过专用接口与计算机相联。本实用新型装置能有效解决铟钢水准标尺的检定问题，并且数据准确可靠，工作效率高。

Description

一种铟钢水准标尺检定装置

技术领域

本实用新型涉及一种水准标尺测量装置，尤其是一种铟钢水准标尺检定装置，属于光电工、量具领域。

背景技术

水准标尺是水准测量使用的标尺 ,它用优质的木材或玻璃钢、铝合金等材料制成。铟钢水准标尺是精度最高的一种水准标尺，通常在1、2等高精度水准测量中都要采用铟钢水准标尺。水准标尺的检定项目包括外观、水准器、分划面弯曲差、中轴线与底面垂直度、零点差之差、基辅常数差和米间隔长度平均值及各分米分划误差等项目。

铟钢水准标尺的分划误差决定了它的质量，将直接影响到水准测量的准确与可靠性，因此，必须对铟钢尺的分划精度进行定期检测。通常，水准标尺的分划面起伏较大，根据水准标尺检定规程的要求，水准标尺分划面的最大弯曲差可以达到2mm。目前，国产水准标尺实际的分划面弯曲差大多都在0.5mm以内，国外产品约在0.1mm～0.2mm之间。

对于铟钢水准标尺的检验方法：传统做法是用一等金属线纹米尺作为标准，采用光学读数显微镜进行目视瞄准，人工读数测量。这种方法比较繁琐，消耗时间，计算量大，而且由于采用目视方法对准，产生的误差也比较大。

较先进的方法是以激光干涉仪作为标准，采用光电显微镜瞄准，测出每一个刻线的左右边缘读数，再取平均值为刻线的中线位置，待测出所有中线位置后，再按照要求计算出水准标尺的检定结果。这种方法可以提高了检定速度和精度，但是光电瞄准系统结构复杂，需要比较复杂的信号接收、处理电路及照明系统，且读数时每一条刻线分别对准刻线的两边进行瞄准、读数，再取平均值作为刻线的中线位置，测量效率仍然较低。

此外，在水准标尺的测量中，一方面要求显微镜的成像质量高，同时还要景深超大。而一般的光电瞄准显微镜景深很小，被测物稍有移动就会脱焦，这将严重影响到测量准确度。在测量过程中，二次对焦是不允许的，那将带来更大的误差。  

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于计算机视频图像处理技术、采用大景深光学系统、实时数据通讯与控制技术和自标定技术的铟钢水准标尺检定装置，该装置有效解决了铟钢水准标尺的检定问题，并且数据准确可靠，工作效率高。

为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案如下：

一种铟钢水准标尺检定装置，其特征在于，包括：显微摄像系统、双频激光干涉仪系统、滑动小车、测量平台，所述显微摄像系统包括：显微镜、CCD摄像头、照明光源，照明光源安装在显微镜物镜位置，用以照明测量区域，CCD摄像头安装在显微镜后部，所述显微摄像系统安装在滑动小车上，可沿导轨平滑的移动，用于瞄准标尺刻线。

进一步的，所述双频激光干涉仪系统包括双频激光干涉仪、参考棱镜、移动角锥反射镜，所述双频激光干涉仪安装在测量平台一侧，方向与被测水准标尺平行，参考棱镜固定在测量平台上，移动角锥反射镜安装在显微镜的一侧，用以反射激光，并可随整个显微摄像系统移动，移动的距离可由激光干涉仪实时获得。

进一步的，所述测量平台包括：直线导轨、滑动小车和多维调整承台，工作时，待测标尺摆放在多维调整操作平台上，多维调整承台可以在水平和垂直等方向调整水准标尺与直线导轨平行，滑动小车在直线导轨上滑动，带动显微镜摄像系统和角锥反射镜同步移动。

所述测量平台还包括杠杆表，加装在滑动小车上，用于调整标尺的平行度，确保标尺分划面与导轨在水平和垂直两个方向的平行。

进一步的，所述照明光源采用亮度可调的LED光源，用来增加待测标尺表面的照度，提高成像质量。

进一步的，所述显微摄像系统采用可变焦大景深显微镜，保证标尺分划面有一定弯曲时还能清楚的看清刻线，可变焦物镜倍率从0.7倍到4.5倍连续变焦。

进一步的，所述显微摄像系统还可以配置2x的伽利略物镜组，安装在前述显微镜的前面，可以在不破坏原补偿关系的情况下，使物镜焦距增大2倍，使变焦范围从1.4倍到9倍，这样既增加了变焦的范围，又提高了测量过程的灵活性。

进一步的，所述显微摄像系统也可以采用10倍到50倍可换物镜显微镜，以备更高精度线纹尺的检定需求；

进一步的，所述显微摄像系统也可以更换多种定焦物镜显微镜，以便灵活适用于不同刻线宽度的线纹尺的检测。

进一步的，所述双频激光干涉仪通过专用接口与计算机相联。

进一步的，所述CCD摄像头用于图像接收，再通过USB接口与计算机连接，将图像实时转换为标准视频信号，在计算机屏幕上显示。

本技术方案的有益效果如下：

第一，光学系统采用大景深、可变焦的体视显微系统，可获得超大景深，解决了水准标尺分划面弯曲差较大的问题，而且可以根据被测线纹的宽度调节视场中线纹影像的宽度，以获得最好的效果。

第二，采用计算机图像处理技术，待测标尺刻线经由显微放大系统成像，由CCD摄像头采集进入计算机，再使用图像处理技术，自动判读出中线位置，无需人工瞄准。

第三，系统自标定功能，使用本身的激光干涉仪系统和图像处理系统，无需借助其他标定设备，就可以快速、准确的进行自我标定。

附图说明

图1  铟钢尺水准标尺检定装置结构示意图。

具体实施方式

本实用新型装置采用待测标尺固定，显微摄像系统移动的方案，采用的3米长的直线导轨（直线度控制在10″以内），工作时将水准标尺安装在工作台面上，通过专用的调节装置对水准标尺的上下和左右位置进行调节，保证水准标尺与测量导轨保持平行。滑动小车上安置带数字摄像头的显微镜和反射激光的角锥反射镜在导轨上平稳运行，角锥反射镜装在显微镜左侧并与被测线纹在同一垂直面内，以保证水平面与被测线纹高差不超过50mm。所述角锥反射镜用以反射激光，并可随整个显微摄像系统移动，移动的距离可由干涉仪实时获得。这样，检测3米长的标尺，只需要3米长的导轨，相对缩短了导轨的长度。采用英国雷尼绍(RENISHAW)公司生产的He—Ne双频激光干涉仪，不仅具有高精度的测距功能，而且带有传感器，可以实时获得环境温度、湿度、气压等参数以及材料的温度，并可设置材料的膨胀系数。

使用该装置时，通过转动粗调手轮，滑动操作平台携带整个显微摄像系统和角锥反射镜移动时，双频激光干涉仪即进行位移测量；当显微镜物镜瞄准标尺待测刻线时，刻线经光学显微镜成像，由CCD摄像头采集到计算机中，再利用数字图像处理技术，对刻线的边缘进行提取，进而判读出刻线的中线，结合双频激光干涉仪的读数，可获得刻线中线的相对位置坐标；对每一待测分划刻线重复上述过程，进而计算出整个标尺的分划误差，即完成一次测量。

显然，这种检定装置可以随时根据放大倍数的变化实时标定像素值，结构简单，基础稳定、调整方便，且保证了检测的准确性。

上述实施例不以任何形式限制本实用新型，凡采用等同替换或等效变换的方法所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种铟钢水准标尺检定装置，其特征在于，包括：显微摄像系统、双频激光干涉仪系统、滑动小车、测量平台，所述显微摄像系统包括显微镜、CCD摄像头、照明光源，照明光源安装在显微镜物镜位置，CCD摄像头安装在显微镜后部，所述显微摄像系统安装在滑动小车上，可沿着导轨平滑移动。

2.根据权利要求1所述的一种铟钢水准标尺检定装置，其特征在于，所述双频激光干涉仪系统包括双频激光干涉仪、参考棱镜、移动角锥反射镜，所述双频激光干涉仪安装在测量平台一侧，方向与被测水准标尺平行，参考棱镜固定在测量平台上，移动角锥反射镜装在显微镜的一侧，用以反射激光，并随整个显微摄像系统移动。

3.根据权利要求1所述的一种铟钢水准标尺检定装置，其特征在于，所述测量平台包括直线导轨、滑动小车、多维调整承台，多维调整承台可以在水平和垂直方向调整水准标尺与直线导轨平行，滑动小车在直线导轨上滑动，带动显微镜摄像系统和角锥反射镜同步移动。

4.根据权利要求1或3所述的一种铟钢水准标尺检定装置，其特征在于，所述测量平台还包括杠杆表，杠杆表装在滑动小车上，确保标尺分划面与导轨在水平和垂直两个方向的平行。

5.根据权利要求1所述的一种铟钢水准标尺检定装置，其特征在于，所述照明光源采用亮度可调的LED光源。

6.根据权利要求1所述的一种铟钢水准标尺检定装置，其特征在于，所述显微摄像系统采用可变焦大景深显微镜，可变焦物镜倍率从0.7倍到4.5倍。

7.根据权利要求1所述的一种铟钢水准标尺检定装置，其特征在于，所述显微摄像系统还包括2x的伽利略物镜组，安装在显微镜前面，使物镜焦距增大2倍，使变焦范围从1.4倍到9倍。

8.根据权利要求1所述的一种铟钢水准标尺检定装置，其特征在于，所述显微摄像系统采用10倍到50倍可换物镜显微镜。

9.根据权利要求1所述的一种铟钢水准标尺检定装置，其特征在于，所述显微摄像系统采用多种定焦物镜显微镜。

10.根据权利要求1所述的一种铟钢水准标尺检定装置，其特征在于，所述双频激光干涉仪通过专用接口与计算机相联。

Images