論機械精度對中心偏測量精度的影響分析

許登文

摘要：隨著光學系統的不斷研發和使用，當前光學系統設備對于各項制作指標的要求也在不斷的提高，因此運用光學設備進行制造的過程中，保證其產品質量達標是極為重要的。在質量影響方面，其中對整個光學系統設備影響最大的就是中心偏測量精度，而在進行中心偏測量精度的時候，其影響最深的就是機械精度，因此分析和研究機械精度對中心偏測量精度的影響對于光學系統設備的作用來說是極為重要的。在實際的測量過程中，機械精度測量包括機械制作精度和機械安裝精度兩大類。本文在對機械精度對中心偏測量精度的影響了中主要可以分為三個部分，第一部分主要主要介紹了光學系統中中心偏測量儀的測量原理；第二部分主要分析和探討了測量精度的關鍵影響因素；第三部分主要分析和介紹了光學系統中中心偏測量其關鍵技術操作方案。

關鍵詞：光學系統；中心偏測量儀；影響因素；操作方案

一、中心偏測量儀的測量原理

1、中心偏。

中心偏是指，透鏡的光軸和幾何軸的不重合度。對于通過多鏡片構成的成像系統來說，由于其各個鏡片光軸和系統光軸存在著一定的偏差，因此在一定程度上會造成慧差、像散等一系列現象，從而造成的像差。而對于其他一些對精度要求比較高的系統來說，例如投影光刻物鏡以及衛星攝影測量等，因為在測量過程中需要高水平和高穩定的測量環境，因此中心偏測量是其不可避免的一個環節。

2、中心偏測量儀的測量原理。

在光學系統中，中心偏測量儀的測量原理是采用反射式自準直法來進行測量的。其具體的測量原理是，當十字板上的是十字線經過透鏡后會被照射在需要測量的產品上，當被測件經過光學球面反射回的光線照射在分劃板上時會使其進行成像，然后再對分劃板上的像點的位置進行探測，然后通過計算機將測量采集的數據進行處理并計算，這就是中心偏測量儀在進行測量時的具體操作。

二、影響測量精度的關鍵因素

由于在對精度要求比較高的系統進行測量時需要較高的水平和穩定的環境，而在實際的操作中又有很多不可避免的人為因素或自然因素，因此影響測量精度的因素還是很多，其主要的影響因素主要有：

1、軸的晃動。

軸的晃動是影響測量精度的關鍵因素之一。由于旋轉軸線的誤差精密機械中的軸系在旋轉的過程中需要較高要求的回轉精度，因此其精度一般都是通過軸系中軸線的位置的變動量來進行表征的。一般來說，在理想情況下，軸身旋轉的中心線應該是與套筒的中心線重合的，但是在實際的操作中，由于軸心吻合度存在一定程度上的誤差，因此會導致軸線誤差的產生，而旋轉軸實際回轉軸線的變動又可分為軸向竄動、徑向移動和軸線角度擺動。其中軸線的誤差又可以分為徑向間隙誤差和軸的晃動誤差兩種。

徑向間隙誤差是指，旋轉軸在任一軸向的位置時，旋轉軸實際回轉軸線的單一徑向偏移與旋轉軸軸線之間的角度擺弄所引起的軸心徑向偏移之和在一定程度上是固定的，而當Δc 0為旋轉軸旋轉到任一軸向位置時，實際回轉軸線的徑向發生偏移。

軸的晃動誤差是指，旋轉軸的實際回轉軸線對轉軸理論軸線的純角度的擺動量稱之為晃動誤差，即定向誤差，其表示在實際操作中回轉軸線對于給定的方向而發生的偏移量，但是軸線誤差一般來說是比較小的。

2、測量頭光軸的傾斜和平移。

測量頭光軸的傾斜和平移是影響測量精度的又一關鍵因素之一。一般來說，在測量的過程中會要求測量頭的光軸和轉臺的光軸進行重合，但是由于外部原因，在進行制造和安裝時會產生一定程度上的誤差。除了測量頭和轉臺之間光軸的重合度差之外，導軌的直線度不好也會一定程度上導致光軸的傾斜或者平移。

3、讀數精度。

讀數精度也會一定程度上影響測量精度。在進行測量的過程中，一旦瞄準讀數精度不準確，那么就很容易造成測量精度產生誤差，因此在實際操作中需要不斷提高其瞄準讀數精度。瞄準讀數精度一般可以通過以下幾個方法來進行提高：第一，放大倍數。在實際測量的過程中，放大倍數能夠一定程度上提高瞄準讀數精度。因為放大的倍數越大，其所產生的圖像也想對就越大，因此也就越能夠精確的進行圖像定位，從而其測量精度也就會相對越高；第二，縮小攝像頭的參數。在進行實際操作中，攝像頭的參數的像元越小，其單位面積上收到的信號也就相對越多，從而其精度也就越高；第三，透鏡成像質量。透鏡成像質量也直接影響這測量的精度，當光學透鏡的成像質量越好的時候，其投出的影像也就越清晰，從而其讀書的精度也就將提高，一般情況下，成像質量好的透鏡其瞄準讀數的誤差一般縮小在幾秒之內。

4、安裝誤差。

安裝誤差在一定程度上也會對測量精度產生影響。在實際的測量過程中，由于存在一些安裝操作的隨機性或者其夾具調整的不到位等因素都有可能會是測量的數據產生一些誤差。此外，在對光學系統進行測量安裝時，由于夾具和透鏡之間存在一定的間隙從而導致光軸產生平移，光軸產生平移的情況下，其測量到的數據和標準情況下測量的數據存在一定的偏差。因此其安裝過程也是影響其測量精度的主要原因之一。

5、光角平移。

在對安裝的光學系統進行測量時，因為其夾角和透鏡之間存在一定的縫隙，從而導致光軸平移的情況產生，因此光角平移也是影響其測量精度的關鍵因素之一。

三、中心偏測量的關鍵技術方案

由于在進行光學系統的測量時會出現這樣那樣的影響因素，因此研究和分析中心偏測量的關鍵技術方案也是極為重要的。其主要包括兩個方面：

1、自動調焦。

自動調焦是為了能夠讓被測圖像實現最佳的清晰模式。在實際的測量過程中可以發現，如果圖像存在模糊的話，那么圖像中的低頻分量就會變多，相反，如果其圖像比較清晰的情況下，圖像中的高頻分量就會變多。通過自動調焦可以在圖像微分值進行疊加的過程中使圖像的清晰度更加的表象，從而能夠提高測量精度。

2、指標自準像的提取。

一般為了在圖像的處理過程中能夠更好的進行識別標識，通常情況下會把指標像設計為比較明顯得十字架。因為攝像的接收面和光學系統的施力范圍存在一定的局限性，因此當被測的透鏡中心偏移情況突出，或者是安裝過程中透鏡光軸和基準直線存在偏移的話，那么指標的自準像的半徑就會變大，從而造成成像位置不準確等情況。因此指標自準像的提取在這里程度上可以避免這一情況。

參考文獻：

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