[实用新型]一种测量物体转动角度的系统

说明书

本实用新型提供一种测量物体转动角度的系统，属于测量技术领域。所述系统包括CCD相机，微结构高分子薄膜，待测物体以及与CCD相机连接的显示器，所述微结构高分子薄膜贴于待测物体表面，所述微结构高分子薄膜朝着放置CCD相机的方向。所述微结构高分子薄膜包括微透镜阵列层、高分子薄膜层和微图形阵列层，微透镜阵列层和微图形阵列层分别设置于高分子薄膜层的上下表面通过在高分子薄膜的上下表面分别制备微透镜阵列和微图形阵列，从而获得微结构高分子薄膜，将该薄膜与待测物体正对着CCD相机的表面贴合，其表面的图形位移可以通过CCD探测。当物体发生转动时，通过探测图形的位移，结合位移大小与转角大小的关系，可以算出物体发生转动的角度。

技术领域

本实用新型属于测量技术领域，具体为一种测量物体转动角度的系统。

背景技术

精密角度测量是几何量测量的一个重要项目，也是计量科学中发展较为完备的一个分支，在过去的20年中，角度测量的精度也提高了10倍多。角度测量技术分为静态测量和动态测量两种，某些静态测量技术仍然是动态测量的基础，一些动态测角技术可以实现静态测量。目前，很多重要的测控仪器，如陀螺转台、惯导平台、经纬仪、星体跟踪器、雷达、导弹发射架、空间望远镜、高精度数控机床、机器人等系统中一般都需要角度传感器，用于测量物体相对于某基准方位的绝对转角或相对于自身在不同时刻的相对转角。随着测控技术的发展，系统要求的测控精度越来越高。然而，角度测量仍然存在各种各样的问题，主要有：精度不够高或只能在小角度测量时得到高精度，精度提高使产品尺寸和重量过大，全周界绝对角度测量装置的测量精度不高，小型化方面存在技术困难，动态范围小，对关键元件要求苛刻，对环境要求高，可靠性低，不易实现与其它仪器融合等等。

实用新型内容

本实用新型提出一种测量物体转动角度的系统，用于探测物体发生转动的角度大小。

本实用新型目的通过以下技术方案来实现：

一种测量物体转动角度的系统，所述系统包括CCD相机，微结构高分子薄膜，待测物体以及与CCD相机连接的显示器，所述微结构高分子薄膜贴于待测物体表面，所述微结构高分子薄膜朝着放置CCD相机的方向。

动态显示薄膜是21世界初提出的基于微透镜阵列的动态显示技术。由于微透镜阵列可以对不同的视角进行显示，因此，可以观察到图形随着视角变化而发生动态位移。然而，目前该技术仅仅应用在了商品包装与防伪领域。本申请基于这种技术，在测得毫米量级的位移大小时，反过来得出其角度的变化。正是由于这种位移与角度一一对应的关系，该方法获得的微结构高分子薄膜可以与物体搭配，从而计算出物体的转动角度大小。

本申请系统中，微结构高分子薄膜是用于物体转角测量的关键元件。所述的微结构高分子薄膜是一种光学薄膜，其显示的图形(点、圆环、十字)可以随着CCD相机采集视角的变化而发生移动。相应的，当该薄膜发生一定角度的转动时，固定的CCD相机会采集到发生了一定位移的图形，该位移可以通过CCD相机采集标定，并传递给显示器，通过显示器获得薄膜的移动大小。通过理论分析，可以得到CCD相机采集到的位移与薄膜转角的参数关系，利用相应的函数关系，可以通过直接测量图形位移来得到薄膜的转角大小。

所用的CCD相机是电荷耦合器件(charge coupled device)，也可以称为CCD图像传感器，它能够将光线变为电荷并将电荷储存及转移，把光信号转换为数字信号。CCD相机在本申请系统中的作用是进行图形位移大小的采集，现有技术中任何型号的CCD相机均能满足该测量系统的要求。显示器的作用是将CCD相机采集标定的位移进行显示，并测量得到位移的大小。

待测物体可以具有任意面形，但由于需要贴合微结构高分子薄膜，因此需要其至少有一面是平面，用于放置微结构高分子薄膜。待测物体的成份、尺寸均无限制。

进一步，所述CCD相机与微结构高分子薄膜的间距为10～30cm。具体数值由所选用的CCD和镜头放大倍数决定，设置在该范围内可以节省该测量系统所占的空间。