自准直仪是利用光学自准直原理,用于小角度测量或可转换为小角度测量的一种常用计量测试仪器.它在实现小角度的多维、非接触测量中具有独特的优点,被广泛用于光学元件的角度检测、平台平面度检测、机械轴系的晃动及精密导轨的直线度检测等精密测量中.早期的自准直仪以光学机械式为主,而且一般是单坐标测量.在该系统中,运用机器视觉技术,不仅可以实现瞄准的自动化,数据处理的微机化,而且能够进行二维小角度测量,大大降低劳动强度,提高测量效率和测量精度,具有很好的抗干扰能力.该系统采用摄像器件CCD对十字分划板采样,将图像数据送入计算机,通过图像处理的方法实现角度测量.该文首先对边缘定位技术进行了研究,针对该系统的特点,选取了适当的图像滤波、边缘提取和亚像素细分定位方法.自准直仪角度测量方法基于正切原理,测量灵敏度会随着角度变化而变化,测量原理存在非线性误差.该文针对所设计的系统,将测量原理进行线性化,并对非线性误差进行了补偿.该文分析了采用面阵CCD器件和自准直原理实现二维小角度测量的原理方法,设计了采用计算机控制的高速数据采集和处理软件,通过使用Visual C++语言实现的界面,可以实时显示测量数据.实验表明,该面阵CCD双坐标自准直仪量程为±3′,分辨力优于0.1″,测量不确定度优于0.7″.