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（图纸） 光路图.dwg

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（图纸） 支架.dwg

1、统设计本系统中器件取样是靠光学系统完成的。光学系统的作用是将被测提升钢丝绳直径成像在光敏面上，本光学系统由成像系统和照明系统两部分组成。光学系统光路如图所示。图光学系统光路图成像参数设计由图可知，成像系统由物镜光阑和器件组成。光阑设在成像物镜的像方焦平面处。光阑为系统。

2、孔径为.式.并由式和分别求出物方孔径角和像方孔径角值。式中和分别为物像方介质折射率，在空气中带入公式得.，.。．确定物镜的焦距解联立方程组式.由结构尺寸决定式.式.取，得，。．视场角式.得.。式中为光敏面到物镜像方焦点的距离。．孔径光阑的直径••.式物镜通光口径式.根。

3、式.式中，并由图可知，取，则代入上式可得。．光阑的位置和大小紧靠集光镜的光阑与物面是聚光镜的对共轭面，因此由式式.可得。式中即为光阑到聚光镜的距离。光阑的口径大小，可由放大率公式求得，即式.所以。．集光镜的计算。集光镜的作用是将灯丝成放大实像于光阑处,取。因此可由方程。

4、镜的物方焦平面处，再经聚光镜成像于无限远且与成像系统的入射光瞳重合。被灯丝照亮的集光镜或光阑经聚光镜成像于物平面处。设被照明的物体尺寸为，物镜的物方孔径角为，灯丝长度为，则根据以上成像关系，照明系统的外形尺寸可根据图计算得出。．聚光镜的口径为使提升钢丝绳运动过程中位置。

5、受面相共轭的位置处，则在光电器件上像的长度为。如果物体沿光轴有所移动，不在位置处，而在位置处时，那么它的像面将与光电器件接受面不重合，而在光电器件上得到的是和点的投影像为弥散斑图中虚线所示。但是在物方空间,由于物体上同点如点或点发出光束的主光线,并不随物体位置的移动而。

6、以上有关计算，本系统选用.的物镜，系统放大率。照明参数设计提升钢丝绳能否得到均匀照明对测量结果有很大影响，所以成像系统采用物方远心光路，这样照明系统需用柯拉照明方式与之相匹配。在图中由灯丝，集光镜，聚光镜和光阑组成了照明系统。它们满足以下成像关系灯丝经集光镜成像于聚光。

7、孔径光阑，形成了物方远心光路，以控制轴外物点主光线的方向，使在光敏面的像点位置不变，从而消除提升钢丝绳在运动过程中的摆动对测量精度的影响。影响该系统成像特性的主要是物镜。因此，如何根据使用要求确定物镜的光学参数，从而合理地设计或选择物镜是非常重要的。设被测提升钢丝绳的。

8、物方线视场为线阵器件像敏单元的宽度为像敏单元数为物像之间共轭距为，则成像系统的光学参数可由以下公式求出。．系统放大率被测提升钢丝绳直径范围为，取其典型值。系统放大率由下式计算式.式中,为敏感面尺寸的半。在本系统中，使用敏感面尺寸中间的个像元，原因是防止提升钢丝绳在测量。

9、误差。消除和减少测量误差可通过控制轴外点。主光线的方向来达到。如图所示，在物镜的像方焦平面处设置孔径光阑，即为物镜的出瞳，入瞳位于物方无限远处。物体上各点发出的光束，经物镜后，主光线必通过光阑中心所在的像方焦点，而物方主光线均平行于光轴。如果物体正确地位于与光电器件接。

10、变化，如物体在处或在处时，点和点的物方主光线均平行于光轴,则像方主光线必通过像方焦点。因此，通过光电器件接受面上的弥散斑中心的主光线仍通过点和点，按此测出的像长仍为。这种光学系统，由于入瞳位于物方无限远，物方主光线平行于光轴，故称为物方远心光路。图物方远心光路.光学系。

11、变化时，仍使提升钢丝绳得到均匀的照明，则聚光镜的口径要足够大，由图可知，式.式中为物面到聚光镜的距离，取。此式说明聚光镜的口径与成像物镜的数值孔径或者说物方孔径角被照明物方线视场及有关，从而可选择聚光镜。．光阑的口径根据系统应满足拉赫不变量的要求及物镜的物方孔径角，有。

12、的过程中晃动而使其直径成像在像敏面外。．物镜的相对孔径或数值孔径物镜的相对孔径是由物镜的分辨率和器件所需光照度在大小决定的。本系统选定线阵，标定时，光圈数为，成像物镜的分辨率不低于对线。物镜的分辨率与器件的分辨率有关。它们之间的关系为式.由物镜的分辨率可确定物镜的数值。

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