[发明专利]基于望远镜的多功能数字光电测量系统

说明书

技术领域

本发明属于光学测量技术领域，具体涉及一种基于望远镜的数字光电测量系统。

背景技术

在光学测量中，数字化技术的应用越来越表示出其重要的地位和优越性。传统的自准直仪或平行光管等光学测量仪器的使用是基于人眼对分划或分划像对准和读数，因此效率低准确性不高，并且由于人眼的视觉疲劳常常会造成较大的读数误差，严重影响了测量的准确度，在应用的功能、灵活性、精确度、动态性和效率方面都存在着不足。因此，近10年来人们发明了电子测量望远镜，用CCD或CMOS阵列替代人眼，用电子测量分划替代基于玻璃基片刻膜的分划板。其国际典型的产品生产公司有德国TRIOPTICS公司和英国的泰勒-霍普生公司，国内有中科院成都光电所，天津大学和中科院西安光机所等。测量望远镜的电子化提高了测量精度、测量速度、测量可靠性和重复性精度。通过测量数据处理和算法，具备传统测量望远镜的各种功能。

但在各种研究和应用领域，特别是光电产业领域人们希望这种电子式测量望远镜具备更多的功能和使用灵活性。新型多功能数字望远镜的设计思路就是基于这种需求产生的。它通过采用OLED（有机发光二极管）或CLD微显示器并结合LED照明技术，在光路结构上，经特殊设计形成了具备动态分划或图案投射及CCD或CMOS接受和数字图像处理的测量望远镜的智能体系。可实现光学元件和精密机械的角度检测、直线度检测、平行度检测和精密光学系统调整；并可以通过条纹投影法实现自由面测量,复杂面型之间的角度控制调整等，不但可以绝对测量而且可以灵活的实现多种相对测量。

发明内容

本发明主要针对传统的自准直仪等光学测量仪器中每测量一次都需要手动瞄准和人眼读数，效率很低，会造成较大的读数误差，严重影响测量的准确度的问题，提供一种基于望远镜的多功能数字光电测量系统。

本发明提供的基于望远镜的多功能数字光电测量系统，利用CCD光电探测器接收图像并实现光电转换，以便有效地消除人为误差因素，提高测量效率和精度。本发明中图像源采用OLED微显示器，代替了传统的利用光源照射分划板产生图像，主要是通过计算机提供数字分化图像到OLED微显示器上，构成数字光学分划。本发明中当计算机提供不同的分化图像到OLED微显示器时，此多功能数字测量望远镜能实现不同的功能，既可以测量小角度的变化和倾斜，平面度测量，充当光学准直器或调整望远镜等作用；还可以用来进行自由面测量,复杂面型的调整等。 

本发明提供的基于望远镜的多功能数字光电测量系统，其由望远镜、OLED微显示器、微显示器照明系统、CCD光电探测器和计算机系统五部分组成。其中，计算机系统分别与OLED微显示器和CCD光电探测器连接，OLED微显示器分别与望远镜和微显示器照明系统连接。其结构如图1所示。

本发明中，OLED微显示器作为图像源，代替传统的利用光源照射分划板产生图像，通过计算机系统提供数字分化图像到OLED微显示器上，构成数字光学分划。CCD光电探测器用来实现光电转换。计算机系统包括读出电路、数据处理系统、信号图像处理与分析算法软件。

本发明中个部件的位置关系及连接关系：计算机系统生成十字分化图像并在OLED微显示器上显示，此时测量望远镜就成为光学准直器，完成许多科学实验或工业中的安装检测等任务，如测量小角度的变化和倾斜，平面度测量及野外目标的初始定位等。其测量过程是将望远镜对某一光学平面镜调焦到无穷远，OLED微显示器与望远镜的光轴垂直并位于望远镜焦面上。OLED微显示器其典型结构是在ITO 玻璃上制作一层几十纳米（如20—60纳米）厚度的有机发光材料作发光层，发光层上方有一层低功函数的金属电极。首先在电极上加电压，发光层就产生光辐射，OLED微显示器出射的光线经过分光棱镜反射后，离开望远镜物镜时成为水平光束。如果望远镜前方的反射镜和光轴垂直，那么光线将沿原来的路线被反射回来，然后成像于望远镜的焦平面上，该像点标定为理想标准像点。CCD光电探测器位于望远镜物镜的等效焦平面处，实现光电转换。当平面反射镜偏转一个小角度                                               时，CCD光电探测器上的像点将移动距离。CCD光电探测器输出的图像数据经接收计算机系统处理后，将计算所得的数据信息和采集的图像实时显示在液晶显示屏上。