针对准直光束测量中对多测量光路的需求,对应用光开关进行分光的方法进行了探讨。利用LED光源、准直器、1×4光开关及CCD相机搭建了测试系统。通过采集光开关分光后得到的多路准直光斑图像,对光斑的光强分布及相关性进行了分析,此外,对光开关工作在静态、动态时光斑定位中心的稳定性进行了测试。实验结果表明,应用光开关实现的多测量光路具有良好的同源性和稳定性,是一种可行且有效的分光方法。

针对高精度多自由度位移同时测量问题，利用光斑位置变化方法设计了一种基于单面阵（CCD，Charge—Coupled Device）三维平移测量系统。系统采用两路准直（LED，Light—Emitting Diode）光束作为测量基准，由单面阵CCD探测光斑图像，图像经处理后可获得光斑位置信息，根据光斑位置变化推算出被测物体三维平移变化量。在实验室环境下构建了二维实验系统，模拟测量X向和Z向的平移变化，结果表明，X向平移测量精度优于±1μm，Z向平移测量精度优于±2μm。系统具有非接触、体积小、精度高的特点。