玻羅板刻線間距測(cè)量的S-F圖解法研究

童伊琳，廖兆曙，陳海清

（1.漢口學(xué)院湖北省過程控制與先進(jìn)裝備制造協(xié)同創(chuàng)新中心，湖北 武漢 430212；2.漢口學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，湖北 武漢 430012）

玻羅板刻線間距測(cè)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(xué)院湖北省過程控制與先進(jìn)裝備制造協(xié)同創(chuàng)新中心，湖北 武漢 430212；2.漢口學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，湖北 武漢 430012）

玻羅板是焦距儀測(cè)量焦距的基準(zhǔn)元件。在用分析放大率法測(cè)量光學(xué)透鏡焦距的測(cè)量精度的基礎(chǔ)上，根據(jù)光電式焦距儀探測(cè)器的讀數(shù)精度與接收范圍，推導(dǎo)了焦距儀設(shè)計(jì)時(shí)玻羅板刻線間距與被測(cè)光學(xué)系統(tǒng)焦距關(guān)系的表達(dá)式，制作了表達(dá)其關(guān)系的S-F圖，提出了一種用S-F圖設(shè)計(jì)玻羅板的圖解方法。這種方法簡單、直觀，設(shè)計(jì)方便。

焦距儀；玻羅板；刻劃間隔；圖解法

1 問題的提出

光學(xué)系統(tǒng)焦距通?；诜糯舐史ㄓ媒咕鄡x測(cè)量，其基本光路如圖1所示。

圖1 焦距儀測(cè)量的基本光路

被測(cè)系統(tǒng)焦距f'由式（1）求：

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

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

傳統(tǒng)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(zhǔn)用測(cè)量顯微鏡讀數(shù)，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(yīng)。隨著光電技術(shù)與紅外技術(shù)的發(fā)展，焦距的測(cè)量愈來愈多地采用光電式焦距儀。兩者的主要區(qū)別在于接收器的不同。光電式焦距儀用光電探測(cè)器接收信號(hào)，最常用的是CCD。CCD的大小比傳統(tǒng)焦距儀的分劃板小，最小讀數(shù)單元是像素。因此光電式焦距儀玻羅板的設(shè)計(jì)要與此CCD匹配。

2 焦距關(guān)系的S-F圖

2.1 玻羅板刻劃像的大小與CCD讀數(shù)精度的關(guān)系

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

式（1）兩邊取對(duì)數(shù)得:

減小CCD的讀數(shù)誤差對(duì)儀器誤差影響的辦法是在參數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)增加s'的數(shù)值。

2.2 玻羅板刻劃間距與被測(cè)焦距關(guān)系的S-F圖

由式（1）知，玻羅板刻劃間距與被測(cè)焦距的關(guān)系為：

刻線間距S的設(shè)計(jì)思想是在要求的焦距測(cè)量范圍內(nèi)，刻線在CCD上的像間距大于CCD讀數(shù)精度要求的最小寬度。即:

同時(shí)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(cè)光學(xué)系統(tǒng)焦距f'的關(guān)系為：

以橫軸表示被測(cè)光學(xué)系統(tǒng)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(cè)焦距的關(guān)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(cè)焦距f'關(guān)系的S-F圖

2.3 利用S-F圖設(shè)計(jì)玻羅板的刻劃間距對(duì)于一具體設(shè)備，f'c是不變的,當(dāng)被測(cè)對(duì)象是唯一時(shí)，即專用于測(cè)量一個(gè)焦距f'時(shí)，只須針對(duì)該f'值作一縱線，在曲線k1與曲線k2之間（即在同時(shí)滿足式（5）與式（7）式條件下）任取一s即可。而在通用設(shè)備中，往往需要取多對(duì)刻劃線?？虅澗€對(duì)數(shù)選擇的宗旨是在滿足要求的條件下，刻劃線數(shù)要少。我們可以利用圖2迅速地設(shè)計(jì)刻線間距。

3 結(jié)語

采用S-F圖設(shè)計(jì)焦距儀玻羅板的方法簡單快速，方便直觀，有實(shí)用價(jià)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(shè)計(jì)。

通過上述定義，urls.py指出了什么樣的URL調(diào)用什么樣的視圖。當(dāng)我們想要更改本系統(tǒng)的URL時(shí)可以只在這個(gè)urls.py文件中修改，而不影響到整個(gè)系統(tǒng)底層的實(shí)現(xiàn)。Model.py文件主要用一個(gè)python類來表述數(shù)據(jù)表，也就是模型。view.py文件則包含了業(yè)務(wù)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(shè)計(jì)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(jìn)裝備制造協(xié)同創(chuàng)新中心項(xiàng)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。