機械精度對中心偏測量精度的影響

張松云

摘要：人類在現(xiàn)代社會的生產(chǎn)、生活中，需要大量的光學儀器所獲取的數(shù)據(jù)?？梢哉f明，光學的測量結果，對于全人類的發(fā)展，都有著至關重要的意義。但是，光學儀器的精度問題，一直被人所詬病，由于難以滿足高精度的需求，造成結果的實際價值遭到削弱。因此，本文通過中心偏測量儀進行研究，分析機械精度對中心偏測量精度的影響，希望通過對其誤差的說明，提升光學測量的精度。為我國光學事業(yè)的發(fā)展略盡綿力。

關鍵詞：中線偏；中心偏測量儀；機械精度

中圖分類號：TH11 文獻識別碼：A 文章編號：1001-828X（2016）007-000-01

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

一、關于中心偏的概念

中心偏是光學的基礎概念之一，也是使用光學設備所必須面對的問題。在光學作用下，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，進而導致視覺上的偏差，例如散、慧差等。同時，機械的作用機理不同，幾何軸自身也可能存在一些問題，同時出現(xiàn)上述結果。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測量的癥結。在光學的應用上，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，是達成測量結果的唯一目的和需求。因此，中心偏測量儀應運而生，以提升測量精度為基本要求，保證光學測試的結果。不過，中心偏測量儀屬于輔助型設備，其本身要配合完整的光學系統(tǒng)設備運作，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備獲得準確的測量結果。

二、機械精度對中心偏測量精度的影響

（一）中心偏測量儀機械旋轉(zhuǎn)軸線的誤差對中心偏測量精度的影響

首先，必須要明確回旋精度的運作機理。在機械儀器的測試中，機械的軸系會進行一些列的運作，其中通過旋轉(zhuǎn)運動而使軸線發(fā)生變化的情況，被稱之為回旋精度。根據(jù)機械的基本設置來看，回旋精度是指軸線的因旋轉(zhuǎn)運動變化的結果，即表現(xiàn)為，軸線是否能夠在旋轉(zhuǎn)后發(fā)生重合。不過，由于物理機制下，物體運動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)上會變現(xiàn)未一定的誤差。通常此類誤差是由兩種情況構成，分別為徑向間隙和晃動。由此，可以在誤差的計算上，設置一些符號值，以形成所能夠套用的公式：第一，軸向竄動值，是指軸竄動的運動行為所形成的數(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，為晃動產(chǎn)生，因此需要確立軸線的擺動幅度，以更好的結合物理機制，確定精度，其表示為□Y；第三，徑向移動值，顧名思義是在旋轉(zhuǎn)中徑向移動所發(fā)生的具體距離值，表示為□C。

1.徑向間隙差計算方式：由于晃動所造成的誤差，主要是機械生產(chǎn)過程中，所遺留的問題，并不需要過于復雜的測算工作。所以，在轉(zhuǎn)化為符號表示后，需要結合精度需求以及誤差產(chǎn)生機理，分析可計算的徑向間隙。從軸線固定位置和回轉(zhuǎn)運動行為結合來看，由于軸線軸線第一位置的角度問題，會造成軸的移動誤差。因此，將徑向偏差設置為□C0，再結合角度因素，即設置為□γ，最終利用角頂點到端面的物理長度，表示為Ln進行最終測試。根據(jù)上述設置的表示符號，可獲得徑向間隙差結果的表達公式為：

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

（二）機械放大倍率誤差對中心偏測量精度的影響

光學設備的使用，最根本的目的便是通過設備，實現(xiàn)對采集目標的成像，由此滿足科學研究的需求。所以，設備在應用過程中，需要面對各種環(huán)境影響下的參數(shù)轉(zhuǎn)變。例如，望遠鏡放大過程中，會因為調(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)解機制的需求來看，限于當前使用設備所存在的問題，也難以通過校準的方式，保證所有透鏡都能夠符合變大的倍率。對此問題，必須要確定在較大倍數(shù)的請開下，對于測量結果所產(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，以減少細微變化下，誤差難以控制的問題；最后，采用移動手段減少誤差，即以物理機制實現(xiàn)，通過對測量頭的移動，實現(xiàn)人工的結果校準。

（三）機械測量頭光軸的傾斜和位移對中心偏測量精度的影響

測量頭是用于光學測量的終端儀器，除了機械化的物理操作外，還需要人工進行調(diào)整。通常測量頭中的光軸，必須與中心偏測量儀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，會導致誤差的發(fā)生，例如安裝問題，安裝錯誤會造成誤差難以糾正；再如導軌受到的自然環(huán)境的影響，難以保持直線，使其無法達成重合；又如機械自身問題，一些機械的精度不夠，導致傾斜的出現(xiàn)。對此問題，消除誤差最好的方式，便是對光軸運動所形成的圓形進行數(shù)據(jù)采樣，再結合計算的方式，或缺準確的偏移信息，進而有效的縮減誤差。該方式的不僅解決問題的效率較高，而且使用難度相對較低，僅需要獲取準確的直徑數(shù)據(jù)即可。

三、結束語

本文研究的核心，在于機械精度對中心偏測量精度的影響，因此結合機械精度問題，進行了深入而充分的研究。同時，考慮到其他因素也可能造成誤差問題，筆者也對光軸和倍率放大兩個方面，進行了一定的說明。希望能夠通過本文的研究，對我國光學測量的應用和誤差的避免略盡綿力。

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