自準(zhǔn)直儀光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

周 丹，向 陽，高 健

（長春理工大學(xué) 光電工程學(xué)院，吉林 長春130022）

引言

自準(zhǔn)直儀，從功能上理解，是將平行光管和準(zhǔn)直望遠(yuǎn)系統(tǒng)結(jié)合為一體的光學(xué)儀器。它是基于光學(xué)自準(zhǔn)直原理，用來觀察目標(biāo)位置的變化。自準(zhǔn)直儀被廣泛應(yīng)用于直線度測量、平行度測量、分度機(jī)構(gòu)的分度誤差檢驗(yàn)等精密測量領(lǐng)域。

自準(zhǔn)直儀的發(fā)展過程為目視式、光電指零式以及數(shù)顯式。早期的目視式自準(zhǔn)直儀通過人眼觀察，結(jié)合機(jī)械測微裝置完成測量，測量精度不高；光電指零式是個(gè)過渡階段，采用模擬量光電對(duì)線，讀數(shù)方式為目視、手動(dòng)，精度沒有顯著提高。當(dāng)前所說的光電自準(zhǔn)直儀指的是數(shù)顯式，自準(zhǔn)直儀通過光電傳感器完成測量，而光電探測器技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步使得光電自準(zhǔn)直儀的精度有了很大的提高。本文采用位置敏感探測器（PSD）作為光電轉(zhuǎn)換器，研制了一種能進(jìn)行兩維同時(shí)測量的、新型的、高精度、智能化的數(shù)顯式光電自準(zhǔn)直儀。

1 自準(zhǔn)直儀概述

1.1 自準(zhǔn)直儀國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

我國光電自準(zhǔn)直儀的研制工作起步于1970年代，北京計(jì)量儀器廠和天津大學(xué)精密儀器系聯(lián)手最早研制成功了光電自準(zhǔn)直儀。1980年代后，二者再次合作又成功研制出C24型光柵自準(zhǔn)直儀和LDA803型自動(dòng)跟蹤雙軸光電自準(zhǔn)直儀，前者測量范圍600″，測量精度±0.25″；后者測量范圍120″，測量精度±1″。1990年代后，各種光電器件的應(yīng)用使得自準(zhǔn)直儀的精度得到提高，如：1995年航天部和天津大學(xué)研制成功TJDX型自準(zhǔn)直儀，以線陣CCD作為接收器件，其測量范圍是480″，測量精度±1″。……