專利名稱：自準(zhǔn)直儀的計(jì)算機(jī)輔助讀數(shù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種精密測(cè)量?jī)x器，特別涉及一種自準(zhǔn)直儀的計(jì)算機(jī)輔助讀數(shù)裝置。
背景技術(shù)：
自準(zhǔn)直儀是一種小角度精密測(cè)量?jī)x器，在機(jī)床導(dǎo)軌直線度測(cè)試、火炮射擊瞄準(zhǔn)等領(lǐng)域有著重要應(yīng)用。自準(zhǔn)直儀大致可分為機(jī)械光學(xué)式自準(zhǔn)真儀和光電式自準(zhǔn)直儀兩種。其中，(1)機(jī)械光學(xué)式自準(zhǔn)直儀價(jià)格便宜、操作簡(jiǎn)單，
但是人工對(duì)準(zhǔn)誤差和讀數(shù)誤差的問題比較突出。(2)光電式自準(zhǔn)直儀采用高端的CCD芯片或者PSD芯片，取代了機(jī)械光學(xué)式自準(zhǔn)直儀中的測(cè)微絲杠和目鏡組件，可以較好地解決上述問題，但是其昂貴的價(jià)格為一般中小型企業(yè)難以接收。因此，如何利用較低的成本對(duì)傳統(tǒng)的機(jī)械光學(xué)式自準(zhǔn)直儀進(jìn)行改造，使其具有類似光電式自準(zhǔn)直儀的自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)和讀數(shù)功能，就顯得非常必
要。 .發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型是針對(duì)現(xiàn)在機(jī)械光學(xué)式自準(zhǔn)直儀目視讀數(shù)人為誤差較大，容易產(chǎn)生視覺疲勞的問題，'提出了一種自準(zhǔn)直儀的計(jì)算機(jī)輔助讀數(shù)裝置，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械光學(xué)式自準(zhǔn)直儀的自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)和讀數(shù)，可同時(shí)讀取XY兩個(gè)方向上的角度值，提高了測(cè)試效率。同時(shí)，成本較低，可滿足中小企業(yè)儀器改造的需要。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案為 一種自準(zhǔn)直儀的計(jì)算機(jī)輔助讀數(shù)裝置，包括機(jī)械光學(xué)式自準(zhǔn)直儀，還包括CCD攝像頭、USB數(shù)據(jù)線、計(jì)算機(jī)、套筒，械光學(xué)式自準(zhǔn)直儀上的自準(zhǔn)直儀目鏡通過套筒與CCD攝像頭緊密連接，USB數(shù)據(jù)線一頭接CCD攝像頭的USB接口，另一端接計(jì)算機(jī)。所述套筒內(nèi)部安裝LED發(fā)光二極管照明。
本實(shí)用新型的有益效果在于本實(shí)用新型自準(zhǔn)直儀的計(jì)算機(jī)輔助讀數(shù)裝置，與傳統(tǒng)的人工對(duì)準(zhǔn)方法相比，提高對(duì)準(zhǔn)精度，可減小人為讀數(shù)誤差和視覺疲勞，可同時(shí)讀取XY兩個(gè)方向上的角度值，提高了測(cè)試效率。同時(shí)，成本較低，可滿足中小企業(yè)儀器改造的需要。

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圖1為本實(shí)用新型自準(zhǔn)直儀的計(jì)算機(jī)輔助讀數(shù)裝置與機(jī)械光學(xué)式自準(zhǔn)直儀連
接結(jié)構(gòu)示意圖； .
圖2為本實(shí)用新型自準(zhǔn)直儀的計(jì)算機(jī)輔助讀數(shù)裝置測(cè)微分劃板圓形反射像自
動(dòng)對(duì)準(zhǔn)與坐標(biāo)讀數(shù)實(shí)例示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，自準(zhǔn)直儀的計(jì)算機(jī)輔助讀數(shù)裝置包括CCD攝像頭3、 USB數(shù)據(jù)線4、計(jì)算機(jī)5、套筒8、 LED發(fā)光二極管9,機(jī)械光學(xué)式自準(zhǔn)±儀1上的自準(zhǔn)直儀目鏡2通過圓形套筒8與CCD攝像頭3緊密連接，在套筒8內(nèi)部安裝LED發(fā)光二極管9.照明，USB數(shù)據(jù)線4 一頭接CCD攝像頭3的USB接口，另一端接計(jì)算機(jī)5。
機(jī)械光學(xué)式自準(zhǔn)直儀1的測(cè)微鼓輪圓周上刻有60等分刻線，每格代表1角秒。CCD攝像頭3分辨率為1280X1024像素，幀率15。測(cè)微鼓輪每旋轉(zhuǎn)一周，測(cè)微分劃板7上的經(jīng)過反射鏡6得到的反射像在計(jì)算機(jī)屏幕上約行進(jìn)80個(gè)像素距離，與自準(zhǔn)直儀改造前1角秒的精度匹配。為了安裝方便，本裝置采用USB2.0接口的CCD攝像頭。它可通過USB 接口直接與筆記本電腦連接，具有類似鼠標(biāo)等外圍設(shè)備的即插即用功能。在 WindowXP以上操作系統(tǒng)中，如果連接成功，用戶打開計(jì)算機(jī)的控制面板將會(huì) 看到一個(gè)標(biāo)注為"USB視頻設(shè)備"的圖標(biāo)。雙擊該圖標(biāo)即可看到目鏡視野內(nèi) 測(cè)微分劃板上的反射像。至此，技術(shù)人員可眼睛觀看計(jì)算機(jī)屏幕上的反射 像，同時(shí)，單手調(diào)整自準(zhǔn)直儀光管至水平位置(以氣泡位置居中)，再慢慢 由外到內(nèi)旋轉(zhuǎn)目鏡直至計(jì)算機(jī)上的成像清楚。
圓形反射像自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)與角度讀數(shù)為了便于對(duì)目鏡2視野內(nèi)測(cè)微分劃板 7上反射像進(jìn)行精確對(duì)中，我們?cè)谠任挥谖镧R焦面上的"十字形"分劃板 中央加工了一小孔。因?yàn)閺臄?shù)字圖像處理的角度來看，圓形輪廓比十字形輪 廓更容易精確標(biāo)定其中心位置。圓形反射像自動(dòng)讀準(zhǔn)與角度讀數(shù)實(shí)現(xiàn)如下-
1、 在完成自準(zhǔn)直儀與CCD攝像頭，CCD攝像頭與計(jì)算機(jī)的正確連接，以 及常規(guī)的測(cè)試準(zhǔn)備之后(譬如照明系統(tǒng)預(yù)熱30分鐘、保證儀器遠(yuǎn)離機(jī)械 振動(dòng)等)，運(yùn)行安裝在計(jì)算機(jī)上的"自準(zhǔn)直儀計(jì)算機(jī)輔助瞄準(zhǔn)系統(tǒng)"程序。 該程序由我們自行開發(fā)，可隨同硬件裝置免費(fèi)提供給用戶。
2、 CCD標(biāo)定點(diǎn)擊CCD標(biāo)定菜單，程序?qū)⒁砸曨l的形式實(shí)時(shí)跟蹤測(cè)微分 劃板上的圓形反射像。將測(cè)微鼓輪旋轉(zhuǎn)10格(代表10角秒)，記錄圓形反 射像圓心的移動(dòng)像素距禽。反復(fù)測(cè)量3 4次，取平均值。據(jù)此可得到反射 像在計(jì)算機(jī)屏幕上的移動(dòng)距離與實(shí)際的角度變化值之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系?；蛘哂?C2型小角度發(fā)生器進(jìn)行更嚴(yán)格的標(biāo)定。
3、 圓形反射像圓心自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)待測(cè)量物體微小角度的變化，反映在本 裝置中就是計(jì)算機(jī)屏幕上圓形反射像的圓心坐標(biāo)的變化。盡管我們無法在圓形分劃板上刻出一個(gè)理想的圓，但我們借助計(jì)算機(jī)視覺中的Hough圓特征識(shí) 別算法，仍然可以準(zhǔn)確地定位該類圓特征的幾何中心。進(jìn)而利用0penCV的 計(jì)算機(jī)繪圖命令，實(shí)時(shí)記錄下圓形反射圖像圓心XY坐標(biāo)值的變化，如圖2 所示。上述功能已經(jīng)集成在"自準(zhǔn)直儀計(jì)算機(jī)輔助瞄準(zhǔn)系統(tǒng)"程序中，用戶 可方便使用。上述對(duì)準(zhǔn)方法與傳統(tǒng)的人工對(duì)準(zhǔn)方法相比，可消除視覺疲勞、 提高對(duì)準(zhǔn)精度。
4、 測(cè)量角度的自動(dòng)讀數(shù)根據(jù)圓形反射像圓心XY坐標(biāo)和CCD標(biāo)定值， 程序可自動(dòng)計(jì)算出測(cè)量物體在XY兩個(gè)方向上的角度變化值。將測(cè)量結(jié)果
(包括"圓形反射像圓心自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)".jpg圖片)自動(dòng)保存到計(jì)算機(jī)的硬盤 上，供用戶撰寫測(cè)試報(bào)告之用。上述讀數(shù)方法與傳統(tǒng)的測(cè)微鼓輪讀數(shù)方法相 比，可減小人為讀數(shù)誤差。
5、 總之，本實(shí)用新型裝置利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械光學(xué)式自準(zhǔn)直儀的自 動(dòng)對(duì)準(zhǔn)和XY兩個(gè)方向的角度讀數(shù)，提高了儀器的測(cè)量精度和測(cè)量效率。同 時(shí)，成本較低，可滿足中小企業(yè)儀器改造的需要。
權(quán)利要求1、一種自準(zhǔn)直儀的計(jì)算機(jī)輔助讀數(shù)裝置，包括機(jī)械光學(xué)式自準(zhǔn)直儀，其特征在于，還包括CCD攝像頭、USB數(shù)據(jù)線、計(jì)算機(jī)、套筒，機(jī)械光學(xué)式自準(zhǔn)直儀上的自準(zhǔn)直儀目鏡通過套筒與CCD攝像頭緊密連接，USB數(shù)據(jù)線一頭接CCD攝像頭的USB接口，另一端接計(jì)算機(jī)。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述自準(zhǔn)直儀的計(jì)算機(jī)輔助讀數(shù)裝置，其特征在于，所 述套筒內(nèi)部安裝LED發(fā)光二極管照明。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種自準(zhǔn)直儀的計(jì)算機(jī)輔助讀數(shù)裝置，在自準(zhǔn)直儀上裝CCD攝像頭攝取被測(cè)物體的反射像，通過USB數(shù)據(jù)線將圖像送入計(jì)算機(jī)內(nèi)直接讀數(shù)，與傳統(tǒng)的人工對(duì)準(zhǔn)方法相比，提高對(duì)準(zhǔn)精度，可減小人為讀數(shù)誤差，可同時(shí)讀取XY兩個(gè)方向上的角度值，提高了測(cè)量效率和測(cè)量精度。同時(shí)，成本較低，可滿足中小企業(yè)儀器改造的需要。
文檔編號(hào)G01B11/26GK201392187SQ20092007138
公開日2010年1月27日 申請(qǐng)日期2009年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月30日
發(fā)明者孫玉國(guó) 申請(qǐng)人:上海理工大學(xué)