一種新型便攜式ccd雙軸自準(zhǔn)直儀圖像測量裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種新型便攜式CCD雙軸自準(zhǔn)直儀圖像測量裝置，包括測量基座和輔助激光找像器，特征是：在測量基座左端和右端分別放置有光學(xué)系統(tǒng)和圖像測量系統(tǒng)，其中：光學(xué)系統(tǒng)由平面反射鏡、自準(zhǔn)直平行光管和光管基座組成，圖像測量系統(tǒng)由CCD工業(yè)相機(jī)、USB3.0數(shù)據(jù)線和平板電腦組成，輔助激光找像器由激光光源、套筒和激光電源組成。本實(shí)用新型具有雙軸同時測量、量程大、測量精度和測試效率高、測量智能化的優(yōu)點(diǎn)，還能同時滿足結(jié)構(gòu)簡潔、體積小、成本低、開發(fā)周期短、后期維護(hù)方便、可觸摸操控、無外接交流電源仍可工作等要求的要求。
【專利說明】一種新型便攜式CCD雙軸自準(zhǔn)直儀圖像測量裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種小角度精密測量儀器，特別涉及一種新型便攜式CCD雙軸自準(zhǔn)直儀圖像測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]自準(zhǔn)直儀是一種被廣泛應(yīng)用于高精度瞄準(zhǔn)、微小角度測量的精密測量儀器。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和光電探測技術(shù)的快速發(fā)展，基于CCD、CMOS、PSD等的光電式自準(zhǔn)直儀被越來越多的企業(yè)、科研院所研制出來并投放市場，其在測量精度、測量范圍、測量自動化等方面有了較大改進(jìn)，深受用戶青睞。目前，二維光電自準(zhǔn)直儀的圖像數(shù)據(jù)處理方案主要涉及臺式計(jì)算機(jī)、筆記本電腦、電控箱等，它們各有優(yōu)缺點(diǎn)。
[0003]現(xiàn)有的二維光電自準(zhǔn)直儀圖像數(shù)據(jù)處理方案有以下幾種:
[0004]現(xiàn)有技術(shù)方案之一(參見徐鳳茹，自準(zhǔn)直像視覺跟蹤測量關(guān)鍵技術(shù)研究[D].天津大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文，2011)，采用普通PC機(jī)進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)處理，這種方案優(yōu)點(diǎn)是:PC機(jī)價格低，配置高，可快速處理較為復(fù)雜的圖像處理算法，缺點(diǎn)是:體積龐大，便攜性差。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)方案之二 (參見孫玉國，自準(zhǔn)直儀的計(jì)算機(jī)輔助讀數(shù)裝置:中國，200920071385.5[P], 2009-4-30)，是通過USB2.0數(shù)據(jù)線實(shí)現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)傳輸，利用筆記本電腦對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。這種方案比較容易實(shí)現(xiàn)，缺點(diǎn)是:數(shù)據(jù)傳輸速度較慢，動態(tài)測量時難以滿足需求，同時，筆記本電腦一般無法手動觸摸操作，且體積相對較大，搬移和操控不夠靈活便捷，便攜性還不夠好。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)方案之三(參見瑚琦等，基于面陣CXD圖像傳感器的便攜式光電自準(zhǔn)直儀及工作方法:中國，201110024635.1[P].2011_1_24)，是利用自行開發(fā)的電控箱對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和結(jié)果顯示。采用這種方案，系統(tǒng)便攜性較強(qiáng)，缺點(diǎn)是:系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，開發(fā)周期長，成本較高，后期維護(hù)不方便，且工作一般離不開外接交流電源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本實(shí)用新型的目的是提供一種雙軸同時測量、量程大、測量精度和測試效率高、測量智能化的新型便攜式CCD雙軸自準(zhǔn)直儀圖像測量裝置，它能同時滿足結(jié)構(gòu)簡潔、體積小、成本低、開發(fā)周期短、后期維護(hù)方便、可觸摸操控、無外接交流電源仍可工作等要求的要求。
[0008]本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0009]一種新型便攜式CXD雙軸自準(zhǔn)直儀圖像測量裝置，包括測量基座和輔助激光找像器，輔助激光找像器由激光光源、套筒和激光電源組成，激光光源安裝在套筒的圓心位置，激光電源通過導(dǎo)線與激光光源相連，為激光光源供電，其特征在于:在測量基座的左端和右端分別放置有光學(xué)系統(tǒng)和圖像測量系統(tǒng)，其中:光學(xué)系統(tǒng)由平面反射鏡、自準(zhǔn)直平行光管和光管基座組成，自準(zhǔn)直平行光管安裝在光管基座上，平面反射鏡放置在自準(zhǔn)直平行光管的左邊；在測量基座的右端放置有由CXD工業(yè)相機(jī)、USB3.0數(shù)據(jù)線和平板電腦組成的圖像測量系統(tǒng)，CCD工業(yè)相機(jī)安裝在自準(zhǔn)直平行光管的準(zhǔn)直物鏡的焦平面處，CCD工業(yè)相機(jī)通過USB3.0數(shù)據(jù)線與內(nèi)裝有便攜式CCD雙軸自準(zhǔn)直儀圖像測量軟件的平板電腦相連。
[0010]所述的自準(zhǔn)直平行光管的光源為高亮度的發(fā)光二極管，發(fā)光二極管通過電池盒和外接交流電源兩種方式供電。
[0011]所述的CXD工業(yè)相機(jī)通過USB3.0數(shù)據(jù)線供電。
[0012]本實(shí)用新型由測量基座、光學(xué)系統(tǒng)、圖像測量系統(tǒng)和輔助激光找像器組成，光管光源發(fā)出的光經(jīng)過自準(zhǔn)直平行光管后出射一束平行光，平行光經(jīng)平面反射鏡反射后，成像于準(zhǔn)直物鏡的焦平面上，CCD工業(yè)相機(jī)安裝在準(zhǔn)直物鏡的焦平面處實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，CCD工業(yè)相機(jī)輸出的圖像數(shù)據(jù)通過USB3.0數(shù)據(jù)線傳送到平板電腦中，由便攜式CXD雙軸自準(zhǔn)直儀圖像測量軟件進(jìn)行自動采集和處理圖像數(shù)據(jù)，最后將計(jì)算所得的雙軸角位移信息在軟件界面上進(jìn)行實(shí)時顯示。
[0013]便攜式CCD雙軸自準(zhǔn)直儀圖像測量軟件可對實(shí)時顯示的雙軸角位移信息進(jìn)行采集(包括手動采集和自動采集)和保存(存放到Excel文件中)。此外，還具有自動跟蹤報警功能，在軟件界面上有綠色矩形框跟蹤測量，提示用戶測量范圍，若用戶在測量過程中超出量程范圍，系統(tǒng)就會自動發(fā)出“嘀”的報警聲，提示用戶已超量程。此外，軟件界面上的所有功能均可通過手動觸摸操控，操作十分便捷。
[0014]輔助激光找像器是用來完成測量前的對準(zhǔn)找像工作。
[0015]與現(xiàn)有二維光電自準(zhǔn)直儀的圖像測量裝置相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0016](I)本實(shí)用新型采用平板電腦(7英寸)處理圖像數(shù)據(jù)，其結(jié)構(gòu)簡潔，體積小，開發(fā)過程簡單，周期較短，成本較低，后期維護(hù)方便，同時又不影響測量速度和測量精度，整體上便攜性強(qiáng)，性價比高，易于實(shí)現(xiàn)。
[0017](2)可通過手動觸摸操控平板電腦內(nèi)的便攜式CXD雙軸自準(zhǔn)直儀圖像測量軟件界面上的所有功能，操作十分便捷。
[0018](3) CXD工業(yè)相機(jī)通過USB3.0數(shù)據(jù)線供電，自準(zhǔn)直平行光管光源可通過電池盒和外接交流電源兩種方式供電，在無外接交流電源情況下(平板電腦充滿電)仍可工作
1.5h-2h，便攜性和實(shí)用性強(qiáng)。
[0019](4)本實(shí)用新型采用面陣C⑶工業(yè)相機(jī)實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，具有雙軸同時測量、量程大、測量精度和測試效率高、測量智能化的特點(diǎn)，有助于提升現(xiàn)有光電自準(zhǔn)直儀的整體性倉泛。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，其中:圖a為測量基座、光學(xué)系統(tǒng)和圖像測量系統(tǒng)的示意圖，圖b為輔助激光找像器的示意圖。
[0021]圖2為本實(shí)用新型中的自準(zhǔn)直平行光管的構(gòu)成簡圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合實(shí)施例并對照附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0023]一種新型便攜式CXD雙軸自準(zhǔn)直儀圖像測量裝置，由測量基座7、光學(xué)系統(tǒng)9、圖像測量系統(tǒng)10和輔助激光找像器8組成，光學(xué)系統(tǒng)9放置在測量基座7的左端，圖像測量系統(tǒng)10放置在測量基座7的右端，其中:光學(xué)系統(tǒng)9由平面反射鏡1、自準(zhǔn)直平行光管2和光管基座3組成，自準(zhǔn)直平行光管2安裝在光管基座3上，平面反射鏡I放置在自準(zhǔn)直平行光管2的左邊；圖像測量系統(tǒng)10由CXD工業(yè)相機(jī)4、USB3.0數(shù)據(jù)線5和平板電腦6組成，CXD工業(yè)相機(jī)4安裝在自準(zhǔn)直平行光管2的準(zhǔn)直物鏡25的焦平面處，CXD工業(yè)相機(jī)4通過USB3.0數(shù)據(jù)線5與內(nèi)裝有便攜式CCD雙軸自準(zhǔn)直儀圖像測量軟件的平板電腦6相連，CCD工業(yè)相機(jī)4通過USB3.0數(shù)據(jù)線5供電；輔助激光找像器8由激光光源8A、套筒8B和激光電源8C組成，激光光源8A安裝在套筒SB的圓心位置，激光電源SC通過導(dǎo)線與激光光源8A相連，為激光光源8A供電。
[0024]自準(zhǔn)直平行光管2內(nèi)的光源21為高亮度的發(fā)光二極管，發(fā)光二極管通過電池盒和外接交流電源兩種方式供電。
[0025]光學(xué)系統(tǒng)9的基本原理:自準(zhǔn)直平行光管2內(nèi)的光源21發(fā)出的光經(jīng)過聚光鏡22、十字分劃板23、分光棱鏡24和準(zhǔn)直物鏡25后出射一束平行光，平行光經(jīng)平面反射鏡I反射后，在準(zhǔn)直物鏡25的焦平面處成像，如果平面反射鏡I與光軸垂直，則光線反射后沿原路返回，像中心落在理想標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)處；若平面反射鏡I與光軸不垂直，則經(jīng)平面反射鏡I反射后的光線與原光線存在一個偏角，成像后與理想標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)不重合，在像面上存在一個位移，根據(jù)這一位移和光路幾何關(guān)系計(jì)算公式即可計(jì)算出反射面與光軸形成的角度位移量。
[0026]圖像測量系統(tǒng)10的基本測量原理:將CXD工業(yè)相機(jī)4精確地安裝在準(zhǔn)直物鏡25的焦平面處，確定理想標(biāo)準(zhǔn)像點(diǎn)的位置像元位于C⑶工業(yè)相機(jī)4的感光窗口中心，當(dāng)反射光線被CXD工業(yè)相機(jī)4接收并在感光面上成像后，輸出的圖像數(shù)據(jù)通過USB3.0數(shù)據(jù)線5傳送到平板電腦6中，由便攜式CCD雙軸自準(zhǔn)直儀圖像測量軟件自動采集并利用相關(guān)圖像處理算法進(jìn)行自動處理，最終找到像點(diǎn)在整幅圖像中的精確位置，并與理想標(biāo)準(zhǔn)像點(diǎn)的位置進(jìn)行比較，計(jì)算出兩點(diǎn)之間的像元距離，再利用光路幾何關(guān)系計(jì)算公式(I)計(jì)算出反射面的角度位移量(其中/為準(zhǔn)直焦距，Δχ為像元距離，6為反射面角度位移量)，最后將計(jì)算得到的角度位移量信息在軟件界面上實(shí)時顯示。這種將理想標(biāo)準(zhǔn)像點(diǎn) 定位在CCD面陣感光窗口中心的測量方法我們稱之為絕對測量，相反，將理想標(biāo)準(zhǔn)像點(diǎn)定位在CCD面陣感光窗口中心之外的其它感光位置的測量方法稱之為相對測量。絕對測量時將理想標(biāo)準(zhǔn)像點(diǎn)所在位置標(biāo)定為理想零位像點(diǎn)，坐標(biāo)為(0，O ),也即原點(diǎn)坐標(biāo)位置。
[0027]
^=SrctanCl)

2/
[0028]輔助激光找像器8的工作原理:輔助激光找像器8是一個在測量前用來對準(zhǔn)找像的工具，在正式測量前，先將套筒8Β平穩(wěn)地套在自準(zhǔn)直平行光管2的準(zhǔn)直物鏡25前端，打開激光電源8C，調(diào)整自準(zhǔn)直平行光管2和平面反射鏡I的位置，當(dāng)光源8Α發(fā)出的激光投射在平面反射鏡I上，且由平面反射鏡I反射到套筒8Β靶面上的光點(diǎn)與出射光點(diǎn)基本重合時，說明對準(zhǔn)找像工作完成。
【權(quán)利要求】
1.一種新型便攜式CXD雙軸自準(zhǔn)直儀圖像測量裝置，包括測量基座和輔助激光找像器，輔助激光找像器由激光光源、套筒和激光電源組成，激光光源安裝在套筒的圓心位置，激光電源通過導(dǎo)線與激光光源相連，為激光光源供電，其特征在于:在測量基座的左端放置有由平面反射鏡、自準(zhǔn)直平行光管和光管基座組成的光學(xué)系統(tǒng)，自準(zhǔn)直平行光管安裝在光管基座上，平面反射鏡放置在自準(zhǔn)直平行光管的左邊；在測量基座的右端放置有由CCD工業(yè)相機(jī)、USB3.0數(shù)據(jù)線和平板電腦組成的圖像測量系統(tǒng)，CXD工業(yè)相機(jī)安裝在自準(zhǔn)直平行光管的準(zhǔn)直物鏡的焦平面處，CXD工業(yè)相機(jī)通過USB3.0數(shù)據(jù)線與內(nèi)裝有便攜式C⑶雙軸自準(zhǔn)直儀圖像測量軟件的平板電腦相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型便攜式CCD雙軸自準(zhǔn)直儀圖像測量裝置，其特征在于:所述的自準(zhǔn)直平行光管的光源為高亮度的發(fā)光二極管，發(fā)光二極管通過電池盒和外接交流電源兩種方式供電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型便攜式CCD雙軸自準(zhǔn)直儀圖像測量裝置，其特征在于:所述的CXD工業(yè)相機(jī)通過USB3.0數(shù)據(jù)線供電。
【文檔編號】G01B11/26GK203443557SQ201320529218
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月28日
【發(fā)明者】王斌, 艾敏, 張 林, 吳剛, 鄧軍 申請人:九江精達(dá)檢測技術(shù)有限公司