专利名称：自准直仪的计算机辅助读数装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种精密测量仪器，特别涉及一种自准直仪的计算机辅助读数装置。
背景技术：
自准直仪是一种小角度精密测量仪器，在机床导轨直线度测试、火炮射击瞄准等领域有着重要应用。自准直仪大致可分为机械光学式自准真仪和光电式自准直仪两种。其中，(1)机械光学式自准直仪价格便宜、操作简单，
但是人工对准误差和读数误差的问题比较突出。(2)光电式自准直仪采用高端的CCD芯片或者PSD芯片，取代了机械光学式自准直仪中的测微丝杠和目镜组件，可以较好地解决上述问题，但是其昂贵的价格为一般中小型企业难以接收。因此，如何利用较低的成本对传统的机械光学式自准直仪进行改造，使其具有类似光电式自准直仪的自动对准和读数功能，就显得非常必
要。 .发明内容
本实用新型是针对现在机械光学式自准直仪目视读数人为误差较大，容易产生视觉疲劳的问题，'提出了一种自准直仪的计算机辅助读数装置，实现了机械光学式自准直仪的自动对准和读数，可同时读取XY两个方向上的角度值，提高了测试效率。同时，成本较低，可满足中小企业仪器改造的需要。
本实用新型的技术方案为 一种自准直仪的计算机辅助读数装置，包括机械光学式自准直仪，还包括CCD摄像头、USB数据线、计算机、套筒，械光学式自准直仪上的自准直仪目镜通过套筒与CCD摄像头紧密连接，USB数据线一头接CCD摄像头的USB接口，另一端接计算机。所述套筒内部安装LED发光二极管照明。
本实用新型的有益效果在于本实用新型自准直仪的计算机辅助读数装置，与传统的人工对准方法相比，提高对准精度，可减小人为读数误差和视觉疲劳，可同时读取XY两个方向上的角度值，提高了测试效率。同时，成本较低，可满足中小企业仪器改造的需要。

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图1为本实用新型自准直仪的计算机辅助读数装置与机械光学式自准直仪连
接结构示意图； .
图2为本实用新型自准直仪的计算机辅助读数装置测微分划板圆形反射像自
动对准与坐标读数实例示意图。
具体实施方式
如图1所示，自准直仪的计算机辅助读数装置包括CCD摄像头3、 USB数据线4、计算机5、套筒8、 LED发光二极管9,机械光学式自准±仪1上的自准直仪目镜2通过圆形套筒8与CCD摄像头3紧密连接，在套筒8内部安装LED发光二极管9.照明，USB数据线4 一头接CCD摄像头3的USB接口，另一端接计算机5。
机械光学式自准直仪1的测微鼓轮圆周上刻有60等分刻线，每格代表1角秒。CCD摄像头3分辨率为1280X1024像素，帧率15。测微鼓轮每旋转一周，测微分划板7上的经过反射镜6得到的反射像在计算机屏幕上约行进80个像素距离，与自准直仪改造前1角秒的精度匹配。为了安装方便，本装置采用USB2.0接口的CCD摄像头。它可通过USB 接口直接与笔记本电脑连接，具有类似鼠标等外围设备的即插即用功能。在 WindowXP以上操作系统中，如果连接成功，用户打开计算机的控制面板将会 看到一个标注为"USB视频设备"的图标。双击该图标即可看到目镜视野内 测微分划板上的反射像。至此，技术人员可眼睛观看计算机屏幕上的反射 像，同时，单手调整自准直仪光管至水平位置(以气泡位置居中)，再慢慢 由外到内旋转目镜直至计算机上的成像清楚。
圆形反射像自动对准与角度读数为了便于对目镜2视野内测微分划板 7上反射像进行精确对中，我们在原先位于物镜焦面上的"十字形"分划板 中央加工了一小孔。因为从数字图像处理的角度来看，圆形轮廓比十字形轮 廓更容易精确标定其中心位置。圆形反射像自动读准与角度读数实现如下-
1、 在完成自准直仪与CCD摄像头，CCD摄像头与计算机的正确连接，以 及常规的测试准备之后(譬如照明系统预热30分钟、保证仪器远离机械 振动等)，运行安装在计算机上的"自准直仪计算机辅助瞄准系统"程序。 该程序由我们自行开发，可随同硬件装置免费提供给用户。
2、 CCD标定点击CCD标定菜单，程序将以视频的形式实时跟踪测微分 划板上的圆形反射像。将测微鼓轮旋转10格(代表10角秒)，记录圆形反 射像圆心的移动像素距禽。反复测量3 4次，取平均值。据此可得到反射 像在计算机屏幕上的移动距离与实际的角度变化值之间的对应关系。或者用 C2型小角度发生器进行更严格的标定。
3、 圆形反射像圆心自动对准待测量物体微小角度的变化，反映在本 装置中就是计算机屏幕上圆形反射像的圆心坐标的变化。尽管我们无法在圆形分划板上刻出一个理想的圆，但我们借助计算机视觉中的Hough圆特征识 别算法，仍然可以准确地定位该类圆特征的几何中心。进而利用0penCV的 计算机绘图命令，实时记录下圆形反射图像圆心XY坐标值的变化，如图2 所示。上述功能已经集成在"自准直仪计算机辅助瞄准系统"程序中，用户 可方便使用。上述对准方法与传统的人工对准方法相比，可消除视觉疲劳、 提高对准精度。
4、 测量角度的自动读数根据圆形反射像圆心XY坐标和CCD标定值， 程序可自动计算出测量物体在XY两个方向上的角度变化值。将测量结果
(包括"圆形反射像圆心自动对准".jpg图片)自动保存到计算机的硬盘 上，供用户撰写测试报告之用。上述读数方法与传统的测微鼓轮读数方法相 比，可减小人为读数误差。
5、 总之，本实用新型装置利用计算机实现了机械光学式自准直仪的自 动对准和XY两个方向的角度读数，提高了仪器的测量精度和测量效率。同 时，成本较低，可满足中小企业仪器改造的需要。
权利要求1、一种自准直仪的计算机辅助读数装置，包括机械光学式自准直仪，其特征在于，还包括CCD摄像头、USB数据线、计算机、套筒，机械光学式自准直仪上的自准直仪目镜通过套筒与CCD摄像头紧密连接，USB数据线一头接CCD摄像头的USB接口，另一端接计算机。
2、根据权利要求1所述自准直仪的计算机辅助读数装置，其特征在于，所 述套筒内部安装LED发光二极管照明。
专利摘要本实用新型涉及一种自准直仪的计算机辅助读数装置，在自准直仪上装CCD摄像头摄取被测物体的反射像，通过USB数据线将图像送入计算机内直接读数，与传统的人工对准方法相比，提高对准精度，可减小人为读数误差，可同时读取XY两个方向上的角度值，提高了测量效率和测量精度。同时，成本较低，可满足中小企业仪器改造的需要。
文档编号G01B11/26GK201392187SQ20092007138
公开日2010年1月27日 申请日期2009年4月30日 优先权日2009年4月30日
发明者孙玉国 申请人:上海理工大学