張松云

摘要：人類在現(xiàn)代社會(huì)的生產(chǎn)、生活中，需要大量的光學(xué)儀器所獲取的數(shù)據(jù)?？梢哉f明，光學(xué)的測(cè)量結(jié)果，對(duì)于全人類的發(fā)展，都有著至關(guān)重要的意義。但是，光學(xué)儀器的精度問題，一直被人所詬病，由于難以滿足高精度的需求，造成結(jié)果的實(shí)際價(jià)值遭到削弱。因此，本文通過中心偏測(cè)量?jī)x進(jìn)行研究，分析機(jī)械精度對(duì)中心偏測(cè)量精度的影響，希望通過對(duì)其誤差的說明，提升光學(xué)測(cè)量的精度。為我國光學(xué)事業(yè)的發(fā)展略盡綿力。

關(guān)鍵詞：中線偏；中心偏測(cè)量?jī)x；機(jī)械精度

中圖分類號(hào)：TH11 文獻(xiàn)識(shí)別碼：A 文章編號(hào)：1001-828X（2016）007-000-01

光學(xué)測(cè)量過程中，必然會(huì)產(chǎn)生一定的誤差。對(duì)此，只有正確的認(rèn)識(shí)誤差來源，采取有效的糾正方式，才能夠客觀的進(jìn)行避免。本文所研究的中心偏測(cè)量，是指對(duì)中心偏測(cè)量?jī)x的輔助儀器的研究，并結(jié)合誤差出現(xiàn)的環(huán)境，獲取產(chǎn)生誤差的原因，再由此提出糾正方式，進(jìn)而合理的避免誤差對(duì)光學(xué)測(cè)量的影響。而由于造成誤差的環(huán)境因素較多，限于篇幅，不能夠進(jìn)行一一舉例，故此選擇機(jī)械精度，放大倍率和光軸三個(gè)方面分析，希望能夠?qū)鈱W(xué)測(cè)量的誤差降低，起到一定的作用。

一、關(guān)于中心偏的概念

中心偏是光學(xué)的基礎(chǔ)概念之一，也是使用光學(xué)設(shè)備所必須面對(duì)的問題。在光學(xué)作用下，透鏡光軸的發(fā)生了位置上的變化，造成與幾何軸之間的分離，進(jìn)而導(dǎo)致視覺上的偏差，例如散、慧差等。同時(shí)，機(jī)械的作用機(jī)理不同，幾何軸自身也可能存在一些問題，同時(shí)出現(xiàn)上述結(jié)果。不過，中心偏的問題雖然普遍出現(xiàn)，卻不能夠成為干涉光學(xué)測(cè)量的癥結(jié)。在光學(xué)的應(yīng)用上，涉及到大量的高精度工程，例如衛(wèi)星、投影光刻等，保證最基本的精度，是達(dá)成測(cè)量結(jié)果的唯一目的和需求。因此，中心偏測(cè)量?jī)x應(yīng)運(yùn)而生，以提升測(cè)量精度為基本要求，保證光學(xué)測(cè)試的結(jié)果。不過，中心偏測(cè)量?jī)x屬于輔助型設(shè)備，其本身要配合完整的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)作，所以，該儀器在糾正偏差上的能力，直接決定了是否能夠幫助其他設(shè)備獲得準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。

二、機(jī)械精度對(duì)中心偏測(cè)量精度的影響

（一）中心偏測(cè)量?jī)x機(jī)械旋轉(zhuǎn)軸線的誤差對(duì)中心偏測(cè)量精度的影響

首先，必須要明確回旋精度的運(yùn)作機(jī)理。在機(jī)械儀器的測(cè)試中，機(jī)械的軸系會(huì)進(jìn)行一些列的運(yùn)作，其中通過旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而使軸線發(fā)生變化的情況，被稱之為回旋精度。根據(jù)機(jī)械的基本設(shè)置來看，回旋精度是指軸線的因旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變化的結(jié)果，即表現(xiàn)為，軸線是否能夠在旋轉(zhuǎn)后發(fā)生重合。不過，由于物理機(jī)制下，物體運(yùn)動(dòng)后再次返回原位的可能性較低，僅能夠?qū)崿F(xiàn)視覺上的返回重合，所以，在數(shù)據(jù)上會(huì)變現(xiàn)未一定的誤差。通常此類誤差是由兩種情況構(gòu)成，分別為徑向間隙和晃動(dòng)。由此，可以在誤差的計(jì)算上，設(shè)置一些符號(hào)值，以形成所能夠套用的公式：第一，軸向竄動(dòng)值，是指軸竄動(dòng)的運(yùn)動(dòng)行為所形成的數(shù)據(jù)，表示為□S；第二，角度值，由于在誤差中主要的促成因素之一，為晃動(dòng)產(chǎn)生，因此需要確立軸線的擺動(dòng)幅度，以更好的結(jié)合物理機(jī)制，確定精度，其表示為□Y；第三，徑向移動(dòng)值，顧名思義是在旋轉(zhuǎn)中徑向移動(dòng)所發(fā)生的具體距離值，表示為□C。

1.徑向間隙差計(jì)算方式：由于晃動(dòng)所造成的誤差，主要是機(jī)械生產(chǎn)過程中，所遺留的問題，并不需要過于復(fù)雜的測(cè)算工作。所以，在轉(zhuǎn)化為符號(hào)表示后，需要結(jié)合精度需求以及誤差產(chǎn)生機(jī)理，分析可計(jì)算的徑向間隙。從軸線固定位置和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)行為結(jié)合來看，由于軸線軸線第一位置的角度問題，會(huì)造成軸的移動(dòng)誤差。因此，將徑向偏差設(shè)置為□C0，再結(jié)合角度因素，即設(shè)置為□γ，最終利用角頂點(diǎn)到端面的物理長度，表示為Ln進(jìn)行最終測(cè)試。根據(jù)上述設(shè)置的表示符號(hào)，可獲得徑向間隙差結(jié)果的表達(dá)公式為：

2.晃動(dòng)誤差獲得方式：由于晃動(dòng)誤差作為非操作結(jié)果，所以并不需要將其考慮在內(nèi)。由此也可以說明，對(duì)于晃動(dòng)誤差問題的處理，只能夠通過對(duì)器械的篩選，保證機(jī)械在使用過程中的精度，以及確保生產(chǎn)廠家對(duì)于晃動(dòng)問題的控制能力，才能夠?qū)⑵溆绊懡抵磷畹汀?/p>

（二）機(jī)械放大倍率誤差對(duì)中心偏測(cè)量精度的影響

光學(xué)設(shè)備的使用，最根本的目的便是通過設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)采集目標(biāo)的成像，由此滿足科學(xué)研究的需求。所以，設(shè)備在應(yīng)用過程中，需要面對(duì)各種環(huán)境影響下的參數(shù)轉(zhuǎn)變。例如，望遠(yuǎn)鏡放大過程中，會(huì)因?yàn)檎{(diào)焦透鏡的變化，造成差異性的物象距，特別是在不同倍數(shù)的轉(zhuǎn)換下，對(duì)于糾正參數(shù)的需求性不同，并且缺乏合理的規(guī)律。根據(jù)物理調(diào)解機(jī)制的需求來看，限于當(dāng)前使用設(shè)備所存在的問題，也難以通過校準(zhǔn)的方式，保證所有透鏡都能夠符合變大的倍率。對(duì)此問題，必須要確定在較大倍數(shù)的請(qǐng)開下，對(duì)于測(cè)量結(jié)果所產(chǎn)生的誤差。具體方式為：首先，放棄逐步調(diào)解的方式，采取固定調(diào)解透鏡；其次，使用固定倍率放大，以減少細(xì)微變化下，誤差難以控制的問題；最后，采用移動(dòng)手段減少誤差，即以物理機(jī)制實(shí)現(xiàn)，通過對(duì)測(cè)量頭的移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)人工的結(jié)果校準(zhǔn)。

（三）機(jī)械測(cè)量頭光軸的傾斜和位移對(duì)中心偏測(cè)量精度的影響

測(cè)量頭是用于光學(xué)測(cè)量的終端儀器，除了機(jī)械化的物理操作外，還需要人工進(jìn)行調(diào)整。通常測(cè)量頭中的光軸，必須與中心偏測(cè)量?jī)x所需要的位置相重合面，才能夠滿足精度的需求。但是，較多的客觀因素，會(huì)導(dǎo)致誤差的發(fā)生，例如安裝問題，安裝錯(cuò)誤會(huì)造成誤差難以糾正；再如導(dǎo)軌受到的自然環(huán)境的影響，難以保持直線，使其無法達(dá)成重合；又如機(jī)械自身問題，一些機(jī)械的精度不夠，導(dǎo)致傾斜的出現(xiàn)。對(duì)此問題，消除誤差最好的方式，便是對(duì)光軸運(yùn)動(dòng)所形成的圓形進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣，再結(jié)合計(jì)算的方式，或缺準(zhǔn)確的偏移信息，進(jìn)而有效的縮減誤差。該方式的不僅解決問題的效率較高，而且使用難度相對(duì)較低，僅需要獲取準(zhǔn)確的直徑數(shù)據(jù)即可。

三、結(jié)束語

本文研究的核心，在于機(jī)械精度對(duì)中心偏測(cè)量精度的影響，因此結(jié)合機(jī)械精度問題，進(jìn)行了深入而充分的研究。同時(shí)，考慮到其他因素也可能造成誤差問題，筆者也對(duì)光軸和倍率放大兩個(gè)方面，進(jìn)行了一定的說明。希望能夠通過本文的研究，對(duì)我國光學(xué)測(cè)量的應(yīng)用和誤差的避免略盡綿力。

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