玻罗板刻线间距测量的S-F图解法研究

童伊琳，廖兆曙，陈海清

（1.汉口学院湖北省过程控制与先进装备制造协同创新中心，湖北 武汉 430212；2.汉口学院机电工程学院，湖北 武汉 430012）

玻罗板刻线间距测量的S-F图解法研究

童伊琳1，2，廖兆曙1，陈海清1

（1.汉口学院湖北省过程控制与先进装备制造协同创新中心，湖北 武汉 430212；2.汉口学院机电工程学院，湖北 武汉 430012）

玻罗板是焦距仪测量焦距的基准元件。在用分析放大率法测量光学透镜焦距的测量精度的基础上，根据光电式焦距仪探测器的读数精度与接收范围，推导了焦距仪设计时玻罗板刻线间距与被测光学系统焦距关系的表达式，制作了表达其关系的S-F图，提出了一种用S-F图设计玻罗板的图解方法。这种方法简单、直观，设计方便。

焦距仪；玻罗板；刻划间隔；图解法

1 问题的提出

光学系统焦距通常基于放大率法用焦距仪测量，其基本光路如图1所示。

图1 焦距仪测量的基本光路

被测系统焦距f'由式（1）求：

式中f'，fc'，s，s'为准直透镜焦距，玻罗板刻线间距，接收系统分划板上像的读出间距。

影响焦距测量主要误差是玻罗板的线间距精度，接收系统的探测精度与平行光管准直透镜焦距的精度。

传统的目视焦距仪采用玻罗板刻划线成像在分划板上，人眼通过目镜瞄准用测量显微镜读数，而分划板的大小决定了成像范围，目视焦距仪的玻罗板与它适应。随着光电技术与红外技术的发展，焦距的测量愈来愈多地采用光电式焦距仪。两者的主要区别在于接收器的不同。光电式焦距仪用光电探测器接收信号，最常用的是CCD。CCD的大小比传统焦距仪的分划板小，最小读数单元是像素。因此光电式焦距仪玻罗板的设计要与此CCD匹配。

2 焦距关系的S-F图

2.1 玻罗板刻划像的大小与CCD读数精度的关系

首先要分析CCD的读数精度 (不包括调焦精度与CCD本身精度)。CCD的读数单元为像素，设其像素大小为a，像素个数(分辨率)为b。玻罗板刻线像必在某一像元内，因此最基础的读数误差为半个像素。由于确定刻线像间距需要两次读数,按照偶然误差的综合原则,有：

式（1）两边取对数得:

减小CCD的读数误差对仪器误差影响的办法是在参数设计时增加s'的数值。

2.2 玻罗板刻划间距与被测焦距关系的S-F图

由式（1）知，玻罗板刻划间距与被测焦距的关系为：

刻线间距S的设计思想是在要求的焦距测量范围内，刻线在CCD上的像间距大于CCD读数精度要求的最小宽度。即:

同时又要求刻线间距S在CCD上的像间距S'小于CCD最大有效距离,即令综合式（7）与式（5）可得出玻罗板的刻划间距s与被测光学系统焦距f'的关系为：

以横轴表示被测光学系统焦距，以纵轴表示玻罗板的刻划间距，玻罗板的刻划间距与被测焦距的关系如图2所示。曲线k1为满足式（5）精度要求的刻划间距S的最小值，曲线k2为满足式（7）成像范围的S的最大值。

图2 刻划间距S与被测焦距f'关系的S-F图

2.3 利用S-F图设计玻罗板的刻划间距对于一具体设备，f'c是不变的,当被测对象是唯一时，即专用于测量一个焦距f'时，只须针对该f'值作一纵线，在曲线k1与曲线k2之间（即在同时满足式（5）与式（7）式条件下）任取一s即可。而在通用设备中，往往需要取多对刻划线。刻划线对数选择的宗旨是在满足要求的条件下，刻划线数要少。我们可以利用图2迅速地设计刻线间距。

3 结语

采用S-F图设计焦距仪玻罗板的方法简单快速，方便直观，有实用价值。此方法不仅可用于光电式焦距仪，同样可用于目视焦距仪玻罗板设计。

通过上述定义，urls.py指出了什么样的URL调用什么样的视图。当我们想要更改本系统的URL时可以只在这个urls.py文件中修改，而不影响到整个系统底层的实现。Model.py文件主要用一个python类来表述数据表，也就是模型。view.py文件则包含了业务层逻辑，也就是视图。这些部分松散的组合在一起就是模型——视图——控制器（MVC）的设计模式。

A Research on Graphic M ethods Based on S-F Figure Applied to M easure Porro Board Line Interval

TONG Yi-lin，LIAO Zhao-shu，CHEN Hai-qing
（1.Hubeicollaborative Innovation Centerof Process Control and Advanced Equipment Manufacturing Hankou University，Wuhan，Hubei 430212，China；2.Hankou Electromechanical Engineering College，Wuhan，Hubei 430212，China）

Porroboard isusedasbaseelementby focometertomeasure focallength.On thebasisofanalysisonthemeasurement ofthemeasurementaccuracyofthe focal lengthofoptical lensaccordingmagnificationmethod，wededuced anexpressionexpressing the relationship between the porro boardline intervaland the focallensof themeasured focal systemwhen designing focometer according to the reading accuracy and acceptable limitsofphotoelectric focal length detector，and worked outS-F figurewhich could express their relation.And put forward a graphicmethodfor thedesign ofporrobased onS-F figure，which is simple，visual and easy to design.

focometer；porro board；line interval；graphicmethods

O439

A

2095-980X（2015）07-0029-02

2015-06-12

湖北省过程控制与先进装备制造协同创新中心项目

童伊琳（1987-），女，博士，讲师，主要从事光电信息及材料方面的研究工作。