[发明专利]基于莫尔条纹的检测方法及该方法在自准直仪上的应用

说明书

本发明涉及一种基于莫尔条纹的检测方法及该方法在自准直仪上的应用，检测方法包括使用面阵的光源和面阵的光电探测器；面阵的光源电连接编程控制器，光电探测器电连接控制计算机；通过编程控制器控制面阵的光源显示设定的内容信息，通过控制计算机控制光电探测器按设定的读取区域进行信号读取；光源显示设定的内容信息的光束经成像透镜后成像于光电探测器上；设定的读取区域和设定的内容信息对应匹配以使光电探测器可读取获得莫尔条纹数据信号；控制计算机对光电探测器所读取莫尔条纹数据信号进行处理。本发明同样可实现莫尔条纹的位移测量应用，不再需要光栅和严格的装配工艺来保证物理结构位置，成本更低，并利于保证测量精度，并可灵活应用。

技术领域

本发明属于物理测量中以采用光学方法为特征进行计量的技术领域，具体涉及一种基于莫尔条纹的检测方法及该方法在自准直仪上的应用。

背景技术

莫尔条纹图案的工程价值已被人们认可并得到应用，应用最广泛的领域是光栅的相对位移测量，也有如光栅尺之类的应用类产品，为提高测量精度，现有技术如：CN101571377A、CN102706373A、CN105627921A、CN106556342A等，也对光栅条纹、图像编码的细分和测量方法进行了研究和创新。但目前的光栅尺类应用产品对莫尔条纹的利用，可参见附图1，都是采用点光源100、透镜101、两个计量光栅（一个为标尺光栅102、一个为指示光栅103）、光电元件105的方式进行，具体为将点光源、透镜、一个计量光栅和光电元件集成为读数检测头，相对另一个计量光栅移动，点光源的光束穿过透镜，经两个计量光栅遮挡后的透射光成像在光电元件上，两计量光栅上的若干等距间隔的刻线之间有倾角θ，利用光栅的莫尔条纹现象实现几何量的测量（一维测量），即光栅的相对移动使透射光强度呈周期性变化，光电元件把这种光强信号变为周期性变化的电信号，由电信号的变化实现对光栅的相对位移量的获取。

但是，计量光栅的加工制造难度较大，光栅上大量等宽等间距的平行狭缝（刻痕，1cm宽度内刻有几千条乃至上万条），需要在玻璃片或镀有金属层的表面上刻出，用精密的刻画机刻划而成或在玻璃基板上采用蒸发镀铬的光刻复制工艺得到，相邻刻划之间的距离称为光栅栅距、光栅节距或光栅常数，是位移测量的基准。计量光栅的造价高，并且进一步提高制造精度的难度也很大。另外，在作为产品装配时，两计量光栅之间的安装精度要求非常高，必须满足设计使用的装配相对位置要求，否则将严重影响产品的使用效果，这导致装配工艺复杂、操作难度较高。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明要解决的技术问题是提供一种基于莫尔条纹的检测方法及该方法在自准直仪上的应用，避免目前在基于莫尔条纹现象实现几何量的测量方面只能借助于光栅的问题，通过相应方法和简单的结构替换，实现莫尔条纹的另一种有效应用。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

基于莫尔条纹的检测方法，包括使用面阵的光源和面阵的光电探测器，面阵的光源所发出的光束经成像透镜后可成像于光电探测器上；所述面阵的光源电连接编程控制器，所述光电探测器电连接控制计算机；

通过所述编程控制器控制面阵的光源显示设定的内容信息，通过所述控制计算机控制光电探测器按设定的读取区域进行信号读取；面阵的光源显示设定的内容信息的光束经成像透镜后成像于光电探测器上；所述设定的读取区域和设定的内容信息对应匹配以使光电探测器可读取获得莫尔条纹数据信号；

通过所述控制计算机对光电探测器所读取莫尔条纹数据信号进行处理，可得到待测的几何量值。

进一步完善上述技术方案，所述面阵的光源为平面的显示屏；所述光电探测器为面阵的CCD。

可选择地，所述设定的内容信息为若干等宽等间距的条纹；所述设定的读取区域为与所述若干等宽等间距的条纹对应并可获得莫尔条纹数据的若干等宽等间距的条纹读取带；光电探测器可读取获得一维的莫尔条纹数据信号；可以理解的，条纹的光束经成像透镜后成像于光电探测器上，应与条纹读取带相对具有（满足测量精度要求的）倾斜角度θ以便获得莫尔条纹数据；