专用经纬仪快速检定系统设计

　　0　引言

　　经纬仪在许多关系着国计民生的行业中起着重要的作用,对其进行定期检定是重要的技术保障环节。虽然近年来采取了一系列手段,提高了其数据处理的自动化程度,但人工读数一直是限制检定精度和检定效率提高的一个重要原因,因此研制一种可以取代人工读数的经纬仪快速检定系统是十分必要的。文章以专用经纬仪快速检定系统为背景,重点介绍了系统的组成原理和软件设计。

　　1　系统组成及工作原理

　　1·1　组成

　　专用经纬仪快速检定系统由硬件系统和软件系统两大部分组成,其组成如图1所示。硬件设备主要由CCD高精度光电自准直仪、综合检测仪、专用多齿分度台、双面反射镜装置、专用图像自动识别系统、激光功率计和便携式工控机、打印机等组成。系统装备体积小、重量轻、车载机动、使用方便。

　　CCD高精度自跟踪光电自准直仪可对反光镜的微小方位角位移进行高精度测量,并显示反光镜相对于自准直仪光轴的双坐标角位移。利用单线阵CCD器件的像元自扫描能力测量自准直光斑回像的位置,使准直和测量一次完成;通过合理放置探测光斑回像点的二维坐标位置,换算出二维小角度。自准仪采用了8031单片机系统,实现数据实时采集、处理并及时显示和以串口的方式输出全部参数,实时性强,可实现动态数据采集和动态测量,其精度及稳定性均达到新的水平。

　　综合检测仪主要由专用水平准直光管、俯仰准直光管、升降调整机构和底座等构成,在结构设计上,综合检测仪采用了先进的CAOD光学设计,自动平衡各项光学象差,保证了系统成象质量、测量精度和可靠性。在测微光管结构设计中,采用了摄远物镜与显微物镜组合结构的设计方法,大大提高了双丝瞄准的分辨率和对准精度。

　　专用多齿分度台主要由一对多齿盘和升降、锁紧机构两部分组成。多齿盘是一对直径、齿数、齿形等完全相同的平面向心齿轮,它的每一个齿的形状、精度、节距等几乎完全相等,在两齿盘的相互啮合中,由于所有啮合平均效应作用,使其获得极高的分度精度。分度最大误差为0·5″,重复定位误差≤0·05″,利用多齿台精密分度原理,可以准确地检测出瞄准仪水平读数系统的测角误差。

　2　工作原理

　　系统组成原理如图2所示。CCD高精度自跟踪光电自准直仪对经纬仪进行检定后,通过RS-232串口将数据发送到便携式工控机进行计算。便携式工控机与被检经纬仪通过RS-232串口进行通讯,完成对CCD方位偏差角(失准角)信号、度盘角值的数据采集和处理。便携式工控机通过由CCD摄像头、图像采集卡、专用夹具、计算机识别软件等组成的光学读数系统图像自动识别装置识别被检经纬仪的度盘读数,实现系统对经纬仪度盘读数的自动采集。系统软件可以在各仪器、各项目检定过程中进行灵活的切换;有强大的数据库管理系统,可实现方便存储、查询,并可以自动生成、打印制式检定证书。