瞄准定位与读数测微系统

文章摘要：瞄准定位是光电精密测量仪器的重要环节，它直接影响仪器的测量精度。瞄准精度与人眼分辨力有密切的关系，但两者有不同的概念，人眼分辨力是指能够分清的两点对人眼的张角，正常人眼分辨力为α＝1′，而瞄准精度是指人眼判断标志物与被测物是否对准的能力，它一般也是用张角表示。与分辨率不同之处是瞄准精度与瞄准方式有密切的关系，若用单实线重合的方式进行瞄准，瞄准精度为±60″，其数值与分辨率差不多。若用虚线瞄准实线（或零件边缘），则其瞄准精度为±20″。还有瞄准精度更高的方式，如表所示，表中数据都是通过反复试验统计的结果。表 瞄准方式与瞄准精度瞄准精度在更多的场合要用线值表示。对人眼的张角为1′，即在明视距离（2

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　　瞄准定位是光电精密测量仪器的重要环节，它直接影响仪器的测量精度。瞄准精度与人眼分辨力有密切的关系，但两者有不同的概念，人眼分辨力是指能够分清的两点对人眼的张角，正常人眼分辨力为α＝1′，而瞄准精度是指人眼判断标志物与被测物是否对准的能力，它一般也是用张角表示。与分辨率不同之处是瞄准精度与瞄准方式有密切的关系，若用单实线重合的方式进行瞄准，瞄准精度为±60″，其数值与分辨率差不多。若用虚线瞄准实线（或零件边缘），则其瞄准精度为±20″。还有瞄准精度更高的方式，如表所示，表中数据都是通过反复试验统计的结果。

　　表 瞄准方式与瞄准精度

　　瞄准精度在更多的场合要用线值表示。对人眼的张角为1′，即在明视距离（250 mm）上能分辨的两点之间距离（或人眼能看清的刻线线宽）应为0.75mm。换算公式为

　　式中，δ为瞄准精度或分辨率在明视距离上的线值（mm）；θ为对人眼的张角，单位为（″）；ρ为1 rad（弧度）值对应的秒值，即ρ＝206 265″°

　　当采用光学系统进行对线瞄准时，设光学系统的放大倍数为则瞄准精度将提高踏，式（3-3）也将变成：

　　光学瞄准除了对线法外，还有符合法、双像法和互补色法等。

　　符合法是利用被测物体上的两个对应标志（如度盘上的对经两刻线、水准器水泡的两头等），通过光学系统合像而构成像场上的“一对标记”并以此作为瞄准的判据。因此符合法不像对线法那样需要另设指标，而且在对准过程中动感比对线法灵敏一倍，从而提高瞄准精度一倍。

　　符合法在光学经纬仪、测角仪、水准仪和水平仪中得到了普遍采用。图1是水准仪水泡符合法瞄准的视场图，图2是经纬仪度盘符合法瞄准的视场图。在瞄准过程中，视场上下两部分相向移动直到上下两部分合而为一为止。图1为非对准状态，图2为对准状态。符合法瞄准要借助“重合光组”才能实现，结构比对线法要复杂得多。

　　图1 符合法瞄准视场图之一

　　图2 符合法瞄准视场图之二

　　双像法是利用人眼对两个物体是否重合比较敏感的特性来进行瞄准。它通常采用组合棱镜将物面上目标（比如小孔）在像面上形成互相对称的两个像，移动物面直到两个小孔重合为止。如果通过棱镜背面涂色，使两个像成为互补色（如黄色与蓝色），则合像时将变成白色，从而能进一步提高瞄准精度，后者便称为互补色法。

　　针对不同的瞄准对象，还可以设计出更多的光学瞄准法。但光学瞄准方法由于受人眼瞄准精度的限制，能达到的精度毕竟有限，在目前的光学仪器中，即使采用双线对称跨单线法进行瞄准，其精度也不过0.2～0.3μm。另外人眼瞄准效率也低，因此光电瞄准法、电子触针等技术在现代光电仪器中得到迅速发展与应用。