大视场光电准直仪的准直测量精度研究

论文摘要

自准直测角技术作为一种几何量测量方法,是利用光学自准直原理来实现高精度小角度测量或可转换为小角度测量的技术,基于这项技术的光学仪器称之为自准直仪。自准直仪按照测量结果输出方式不同,分为光学自准直仪和光电自准直仪两大类。在自准直仪系列中,作为新一代的光电自准直仪已经广泛地用于小角度测量、高精度角度标校、导轨的平直度、精密平台的平面度、转台位置不确定度等测量领域。然而现有的光电自准直仪存在着测量范围小、精度低的缺点,满足不了现代社会的需求。因此增大准直视场与提高自准直仪测量精度是先进自准直仪的主要发展方向,有着现实意义。本文主要致力于提高光电自准直仪的准直测量范围,以及在大视场、小口径的光学系统中如何保证准直测量精度。具体的是以大视场光电自准直仪研制过程为主线,将光学系统设计作为重点,致力于提高有限的口径条件下光电自准直仪的准直测量视场,即准直测量范围。并且在此基础上,进一步探索影响准直测量精度的关键技术(光学系统的光源设计、分光棱镜设计和抗杂散光干扰分析,以及测量软件算法等),以及光学装调技术对测量精度的影响,用于提高自准直仪的大测量范围下的测量精度。目前取得的进展主要有:首先,在调研国内外相关产品技术的光学结构基础上,通过充分论证,选择并确定大视场光电自准直仪的光学结构形式。重点突出了光学主要参数的确定依据和参数计算。其次,将影响大视场准直测量精度的因素作为研究的关键技术,在光学系统的光源设计、分光棱镜设计和抗杂散光干扰分析,以及测量软件算法等方面进行充分的分析和论证来提高系统的测量精度和稳定性。最后,通过对大视场自准直仪的装调技术研究,并进行相应的实验验证以及误差分析等工作,论证了装调误差对测量精度的影响,并提出了相应的改进设想。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 自准直测角技术的发展概述
• 1.2 光电自准直技术简介
• 1.2.1 自准直测角原理
• 1.2.2 光电自准直仪的构成
• 1.3 光电自准直仪的现状
• 1.4 选题的背景与意义
• 1.5 论文的主要工作
• 第二章 大视场光电自准直仪的光学设计
• 2.1 大视场光电自准直仪的设计要求
• 2.2 光学结构形式
• 2.2.1 自准直光学系统常用结构
• 2.2.2 国内外光电自准直仪的结构型式
• 2.2.3 大视场光电自准直仪光学结构形式
• 2.3 光学系统参数设计
• 2.3.1 视场
• 2.3.2 焦距
• 2.3.3 物镜的口径
• 2.3.4 像差校正
• 2.4 本章小结
• 第三章 大视场光电自准直仪的测量精度分析
• 3.1 提高准直测量精度的因素
• 3.2 影响准直测量精度的关键技术
• 3.2.1 光源照明系统
• 3.2.2 分光棱镜及杂散光干扰分析
• 3.2.3 测量软件算法
• 3.2.4 准直测量精度
• 3.3 本章小结
• 第四章 大视场光电自准直仪的实现与装调技术
• 4.1 大视场光电自准直仪的工程化实现
• 4.1.1 大视场光电自准直仪组成
• 4.1.2 大视场光电自准直仪工作原理
• 4.2 大视场光电自准直仪的装调技术
• 4.2.1 装调对于自准直仪测量精度的意义
• 4.2.2 大视场光电自准直仪的装调技术
• 4.3 本章小结
• 第五章 实验设计、结论与展望
• 5.1 大视场光电自准直仪的实验设计
• 5.1.1 实验介绍
• 5.1.2 准直测角系统标定实验
• 5.1.3 准直测量精度验证实验
• 5.2 本论文的研究工作及成果
• 5.3 后期工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果