尚瑋

（德州市產(chǎn)品質量標準計量研究院，山東 德州 253000）

引言

隨著社會經(jīng)濟的高度發(fā)展，各類大長度、高精度的儀器，例如雙頻激光干涉儀、激光跟蹤儀、全站儀等的應用范圍均已達到幾十米甚至更長的距離，它們被地廣泛應用于國防、航空航天、汽車制造等行業(yè)。

一、長度計量的概述

長度計量之所以在生產(chǎn)生活中有如此高的應用率，就因為它可以從長度和角度兩個基本參量出發(fā)來研究表征物體的形狀和位置的幾何量。其中，角度又可以分為平面角和立體角，也就是說，即包含了二維又包含了三維。二維的平面角以弧度作為單位，三維的立體角以球面度為單位。正因如此，基本性、多維性和廣泛性成為長度計量的三大特點。（1）多維性：長度計量即可以通過平面角來度量物體的二維數(shù)據(jù)，也可以通過立體角來度量物體的三維數(shù)據(jù)。從坐標的角度來說，既可以用二維、三維坐標來表征物體的形狀和位置，也可以通過添加角度坐標等的方式，構成四維、五維甚至六維坐標來表征物體的形態(tài)。（2）基本性：長度的單位“米”，是國際單位制基本單位之一，其他單位如面積單位、密度單位等都是從長度延伸而來，因此“米”成為其他導出量準確度的標尺。（3）廣泛性：日常生活中，近乎所有的物理量都可以用幾何的形態(tài)來表示，也就是說，可以通過幾何量來對其進行描述?？梢婇L度計量應用的廣泛性。

二、結構組成

（1）計量檢測系統(tǒng)主要由移動平臺?？刂葡到y(tǒng)、無線圖像采集處理系統(tǒng)、測量軟件、環(huán)境參數(shù)的自動采集等四部分組成。移動平臺控制系統(tǒng)將主控計算機所發(fā)出的指令通過無線傳輸通訊模塊發(fā)送給移動平臺上的單片機，由步進電機驅動運行平臺快速移動。在運動過程中，由單片機控制循環(huán)調用激光干涉儀的移動距離值，形成閉環(huán)，判斷運行平臺所移動的距離是否達到要求，由此來控制步進電機的移動距離的誤差。當移動平臺移動到要求位置后，將返回的代碼通過無線傳輸通訊模塊傳輸回主控計算機。（2）無線圖像采集處理系統(tǒng)。通過高清晰CCD 攝像頭和測量顯微鏡配合，將高清晰CCD 攝像頭采集來的測量圖像信號無線傳輸回主控計算機。在此過程中，去除掉干擾信號，使無線圖像數(shù)據(jù)通訊穩(wěn)定可靠。（3）環(huán)境參數(shù)的自動采集。沿導軌方向均勻布設高精度傳感器并與計算機建立通訊，將溫度、氣壓、濕度和被測物的材料溫度實時采集到主控計算機，當環(huán)境條件變化較大時，可以對測量結果進行修正，進而減小了測量的不確定度。（4）測量軟件。測量軟件對傳輸回來的測量圖像信號進行自動圖像處理，包括CCD 像素標定、模板編輯、顯示數(shù)據(jù)曲線、存儲測量結果，實現(xiàn)對線紋類和儀器類計量器具的全自動測量、半自動測量以及人工測量的三種測量方式。

三、長度計量檢測系統(tǒng)的設計方案

以應用雙頻激光干涉儀作為計量工具為前提。首先先由控制中心發(fā)出相應的待檢指令，然后根據(jù)儀器所提供的實際數(shù)據(jù)計算出相應距離，再由系統(tǒng)中配備的無線傳輸器將所測距離傳輸至移動平臺。在接收到相應指令后，單片機會將所收到的檢測數(shù)據(jù)轉換成代碼返回到控制中心。其中起到主要作用的是CCD 攝像頭，在計量檢測中運用它來完成圖像的采集工作，在通過處理軟件精準的測算出結果。

四、開發(fā)長度計量檢測系統(tǒng)中應用的關鍵技術

（一）RS232 長距離抗干擾傳輸技術

長度計量檢測系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳輸是依靠無線信號來完成的，因此適當?shù)貙Ω蓴_信號進行屏蔽是十分必要的，是確保數(shù)據(jù)可以穩(wěn)定傳輸?shù)闹匾Ｕ?，這其中就需要運用到RS232 長距離抗干擾傳輸技術。該項技術主要是通過調配無線適配器中的頻點和輸送功率來完成抗干擾目的，以此來完成干擾信號的屏蔽。在應用過程中還需要對其傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行反復的校驗和核對，提升依靠無線數(shù)據(jù)來傳輸長度計量檢測數(shù)據(jù)的準確性，減少出錯率。

（二）基本信息錄入模塊

該模塊包含了原來計量器具原始記錄卡、計量器具周檢歷史記錄卡以及檢定校準原始記錄基本信息的全部內容。根據(jù)檢測人員的操作習慣和計量管理的特點,增加了器具類別和周期字段,自動生成下個周期的復檢校日期,便于器具的分類和查詢管理,同時根據(jù)公司編號、送檢單位、規(guī)格范圍、備注等字段都可以進行相關過濾,軟件使用非常方便。

（三）無線圖像采集與傳輸技術

在長度計量檢測中獲取的視頻和圖像需要強大的測算力來對其進行識別和測算。受其數(shù)據(jù)量繁雜、更新速度快等特點的影響，產(chǎn)生誤碼率的問題是十分常見的。在長度計量檢測系統(tǒng)中應用無線圖像采集與傳輸技術，利用2.4G寬頻段的無線網(wǎng)絡來實現(xiàn)大量檢測數(shù)據(jù)的快速傳輸。無線圖像采集與傳輸技術可對圖像參數(shù)和傳輸碼流進行優(yōu)化，以此來提升視頻和圖像的清晰率和傳送速率。于長度計量檢測系統(tǒng)中應用此項技術后，可降低圖像的誤碼率，改善信息傳輸滯后問題。

結語

作為在日常生活中應用最為廣泛的一門學科，長度計量在歷史的長河中得到了長足的發(fā)展。開發(fā)先進的長度計量檢測系統(tǒng)可很大幅度的提高計量儀器的使用性能，檢驗力和測算力都可得到提高。系統(tǒng)的介入解決了以往因人為因素而易發(fā)生的測量誤差問題，監(jiān)測標準統(tǒng)一設定，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定高效，檢測出的數(shù)據(jù)更具可信度。因此長度計量檢測系統(tǒng)的開發(fā)與應用是十分可行且存在加大發(fā)展空間的。