玻羅板刻線間距測量的S-F圖解法研究

童伊琳，廖兆曙，陳海清

（1.漢口學院湖北省過程控制與先進裝備制造協同創新中心，湖北 武漢 430212；2.漢口學院機電工程學院，湖北 武漢 430012）

玻羅板刻線間距測量的S-F圖解法研究

童伊琳1，2，廖兆曙1，陳海清1

（1.漢口學院湖北省過程控制與先進裝備制造協同創新中心，湖北 武漢 430212；2.漢口學院機電工程學院，湖北 武漢 430012）

玻羅板是焦距儀測量焦距的基準元件。在用分析放大率法測量光學透鏡焦距的測量精度的基礎上，根據光電式焦距儀探測器的讀數精度與接收范圍，推導了焦距儀設計時玻羅板刻線間距與被測光學系統焦距關系的表達式，制作了表達其關系的S-F圖，提出了一種用S-F圖設計玻羅板的圖解方法。這種方法簡單、直觀，設計方便。

焦距儀；玻羅板；刻劃間隔；圖解法

1 問題的提出

光學系統焦距通常基于放大率法用焦距儀測量，其基本光路如圖1所示。

圖1 焦距儀測量的基本光路

被測系統焦距f'由式（1）求：

式中f'，fc'，s，s'為準直透鏡焦距，玻羅板刻線間距，接收系統分劃板上像的讀出間距。

影響焦距測量主要誤差是玻羅板的線間距精度，接收系統的探測精度與平行光管準直透鏡焦距的精度。

傳統的目視焦距儀采用玻羅板刻劃線成像在分劃板上，人眼通過目鏡瞄準用測量顯微鏡讀數，而分劃板的大小決定了成像范圍，目視焦距儀的玻羅板與它適應。隨著光電技術與紅外技術的發展，焦距的測量愈來愈多地采用光電式焦距儀。兩者的主要區別在于接收器的不同。光電式焦距儀用光電探測器接收信號，最常用的是CCD。CCD的大小比傳統焦距儀的分劃板小，最小讀數單元是像素。因此光電式焦距儀玻羅板的設計要與此CCD匹配。

2 焦距關系的S-F圖

2.1 玻羅板刻劃像的大小與CCD讀數精度的關系

首先要分析CCD的讀數精度 (不包括調焦精度與CCD本身精度)。CCD的讀數單元為像素，設其像素大小為a，像素個數(分辨率)為b。玻羅板刻線像必在某一像元內，因此最基礎的讀數誤差為半個像素。由于確定刻線像間距需要兩次讀數,按照偶然誤差的綜合原則,有：

式（1）兩邊取對數得:

減小CCD的讀數誤差對儀器誤差影響的辦法是在參數設計時增加s'的數值。

2.2 玻羅板刻劃間距與被測焦距關系的S-F圖

由式（1）知，玻羅板刻劃間距與被測焦距的關系為：

刻線間距S的設計思想是在要求的焦距測量范圍內，刻線在CCD上的像間距大于CCD讀數精度要求的最小寬度。即:

同時又要求刻線間距S在CCD上的像間距S'小于CCD最大有效距離,即令綜合式（7）與式（5）可得出玻羅板的刻劃間距s與被測光學系統焦距f'的關系為：

以橫軸表示被測光學系統焦距，以縱軸表示玻羅板的刻劃間距，玻羅板的刻劃間距與被測焦距的關系如圖2所示。曲線k1為滿足式（5）精度要求的刻劃間距S的最小值，曲線k2為滿足式（7）成像范圍的S的最大值。

圖2 刻劃間距S與被測焦距f'關系的S-F圖

2.3 利用S-F圖設計玻羅板的刻劃間距對于一具體設備，f'c是不變的,當被測對象是唯一時，即專用于測量一個焦距f'時，只須針對該f'值作一縱線，在曲線k1與曲線k2之間（即在同時滿足式（5）與式（7）式條件下）任取一s即可。而在通用設備中，往往需要取多對刻劃線。刻劃線對數選擇的宗旨是在滿足要求的條件下，刻劃線數要少。我們可以利用圖2迅速地設計刻線間距。

3 結語

采用S-F圖設計焦距儀玻羅板的方法簡單快速，方便直觀，有實用價值。此方法不僅可用于光電式焦距儀，同樣可用于目視焦距儀玻羅板設計。

通過上述定義，urls.py指出了什么樣的URL調用什么樣的視圖。當我們想要更改本系統的URL時可以只在這個urls.py文件中修改，而不影響到整個系統底層的實現。Model.py文件主要用一個python類來表述數據表，也就是模型。view.py文件則包含了業務層邏輯，也就是視圖。這些部分松散的組合在一起就是模型——視圖——控制器（MVC）的設計模式。

A Research on Graphic M ethods Based on S-F Figure Applied to M easure Porro Board Line Interval

TONG Yi-lin，LIAO Zhao-shu，CHEN Hai-qing
（1.Hubeicollaborative Innovation Centerof Process Control and Advanced Equipment Manufacturing Hankou University，Wuhan，Hubei 430212，China；2.Hankou Electromechanical Engineering College，Wuhan，Hubei 430212，China）

Porroboard isusedasbaseelementby focometertomeasure focallength.On thebasisofanalysisonthemeasurement ofthemeasurementaccuracyofthe focal lengthofoptical lensaccordingmagnificationmethod，wededuced anexpressionexpressing the relationship between the porro boardline intervaland the focallensof themeasured focal systemwhen designing focometer according to the reading accuracy and acceptable limitsofphotoelectric focal length detector，and worked outS-F figurewhich could express their relation.And put forward a graphicmethodfor thedesign ofporrobased onS-F figure，which is simple，visual and easy to design.

focometer；porro board；line interval；graphicmethods

O439

A

2095-980X（2015）07-0029-02

2015-06-12

湖北省過程控制與先進裝備制造協同創新中心項目

童伊琳（1987-），女，博士，講師，主要從事光電信息及材料方面的研究工作。