因瓦水准标尺自动化检测的实现

　　由国家光电测距仪检测中心独立承担并完成的国家基础测绘“数字水准仪及条码尺实验室建立”项目，首次在国内实现了条码水准标尺及数字水准仪系统误差的全自动化检测。这套检测系统采用了最新的CCD影像传感器和机电控制技术，完全达到了实用化水平，目前已投入日常检测工作中。 本文涉及的因瓦水准标尺的检测是这套检测系统在满足条码尺检定基础上的功能拓展，是对这套系统功能的补充。

　　限于篇幅，本文仅介绍这套自动化检测系统中因瓦水准标尺的自动化检测功能部分。

　　一、检测系统的构成和功能

　　从系统构成来划分， 整套自动化检测系统由计算机、CCD影像传感器、双频激光干涉仪、环境温控系统、运动控制系统等五大部分构成。

　　1.垂直/水平双向导轨与电机驱动

　　为了确保被检的因瓦尺沿垂直方向移动，需要在垂直立柱上安装垂直导向轨。 对于3m尺长的标尺，其有效行程至少为3m。 同时，由于因瓦标尺基、辅(或左、右)分划都需要检测， 因此，CCD影像传感器需要水平移动以切换到标尺左右不同的分划上。 考虑到左右切换后由CCD采集的影像不应出现绕主光轴旋转，也不能改变物距大小以导致影像放大倍率的变化， 因此，CCD及相关部件的左右切换需要一条水平导轨。

　　对于被检因瓦标尺的垂直移动和影像传感器的左右切换，需要借助于驱动电机。 考虑到标尺垂直运动和CCD左右切换的不同行程和特点，以及交流伺服电机和步进电机在低频特性、矩频特性、过载能力和运行性能等方面的差异， 标尺的垂直运动由交流伺服电机驱动，CCD影像传感器的左右切换由步进电机驱动完成。

　　将被检的因瓦标尺稳固地放置在固定的尺槽上，其与丝杠的移动部件(螺母)刚性相连，当丝杆转动时，其移动部件将带动标尺沿导轨做垂直移动。

　　2.标尺分划影像数据的CCD采集

　　借助于数字成像技术的影像测量已广泛应用于工业检测和精密监控的各个领域。 本系统选用的CCD影像传感器可以在数据采集的过程中动态设置相关参数，如曝光时间、增益、帧率和帧幅等。 影像帧采集以Windows事件触发方式启动图像的存储过程。

　　3.实时获取双频激光干涉仪位移基准

　　将被检的因瓦尺固定于尺槽内，尺槽沿垂直导轨在丝杠的牵引下做垂直运动，丝杠的下端直接与减速机和伺服电机相连。 为减少或消除阿贝原理误差，作为标尺垂直位移基准的双频激光干涉仪的光路位于标尺底部下端，以精确反映标尺垂直位移的变化。