專(zhuān)利名稱(chēng)：一種望遠(yuǎn)鏡與激光同軸測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于光學(xué)和激光測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種望遠(yuǎn)鏡與激光同軸測(cè)量系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
由于激光強(qiáng)度大、方向性好，應(yīng)用激光光束作為測(cè)量的基準(zhǔn)軸線，成為了目前研究的熱點(diǎn)。激光經(jīng)緯儀、激光水準(zhǔn)儀等產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于工程施工、建筑裝潢、機(jī)械安裝等場(chǎng)合，以激光光束為基準(zhǔn)，提供諸如直線度、同軸度、平面度、平行度、垂直度等幾何量的檢測(cè)、放樣、定線、定位等。已公告的專(zhuān)利“激光電子經(jīng)緯儀分光光路系統(tǒng)”(ZL 200620026076. 2)的方案如附
圖I所示，將激光光束導(dǎo)入到望遠(yuǎn)鏡光學(xué)系統(tǒng)的分劃板與調(diào)焦鏡組之間，激光束需要通過(guò)調(diào)焦鏡和物鏡，然后從望遠(yuǎn)鏡筒出射。該方案的缺點(diǎn)調(diào)焦鏡在連續(xù)調(diào)焦運(yùn)動(dòng)后，會(huì)有光軸的指向性變化問(wèn)題，通常為3"。當(dāng)激光光束作為長(zhǎng)距離的基準(zhǔn)線時(shí)，需要調(diào)焦至相應(yīng)位置。這樣，不可避免會(huì)導(dǎo)致激光光束與真實(shí)基準(zhǔn)線存在偏差。對(duì)于長(zhǎng)距離高精度的測(cè)量來(lái)說(shuō)，這個(gè)偏差難以滿足要求。例如，當(dāng)距離為IOm時(shí)，偏差為0. 145mm。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供了一種望遠(yuǎn)鏡與激光同軸測(cè)量系統(tǒng)，使之易于瞄準(zhǔn)，且能實(shí)現(xiàn)高精度放線測(cè)量。本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種望遠(yuǎn)鏡與激光同軸測(cè)量系統(tǒng)，包括以下兩個(gè)部分(I)位于望遠(yuǎn)鏡外部且與望遠(yuǎn)鏡筒平行依次設(shè)置的激光器(4)、激光準(zhǔn)直透鏡組和第一外反射直角棱鏡(10)；(2)望遠(yuǎn)鏡筒內(nèi)在同一光軸上依次設(shè)置的第二外反射直角棱鏡(11)、物鏡組(I)、調(diào)焦鏡組⑵、分劃板(7)和目鏡組⑶；激光器(4)發(fā)出的激光光束通過(guò)激光準(zhǔn)直透鏡組(9)，成為準(zhǔn)直激光束，準(zhǔn)直激光束通過(guò)第一外反射直角棱鏡(10)反射，進(jìn)入望遠(yuǎn)鏡筒內(nèi)直接入射至第二外反射直角棱鏡后即從望遠(yuǎn)鏡筒出射，并由光電探測(cè)器測(cè)量；望遠(yuǎn)鏡光路與從望遠(yuǎn)鏡筒出射的激光光束同軸。上述激光準(zhǔn)直透鏡組(9)的具體形式可以是包括依次設(shè)置的第一光闌片(15)、第二光闌片(16)、第三光闌片(17)、第一準(zhǔn)直鏡(18)、第二準(zhǔn)直鏡(19)和第四光闌片
(20),使得距離望遠(yuǎn)鏡前端30m以?xún)?nèi)光斑小于8mm, IOm以?xún)?nèi)光斑小于5mm。本實(shí)用新型具有以下技術(shù)效果I、本實(shí)用新型的激光光束直接導(dǎo)入到望遠(yuǎn)鏡的物鏡之前，然后即從望遠(yuǎn)鏡筒出射。這樣，避免了連續(xù)調(diào)焦后激光光束的指向性變化問(wèn)題。[0014]2、本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了激光準(zhǔn)直透鏡組，使激光光束不經(jīng)過(guò)調(diào)焦，能實(shí)現(xiàn)在30m以?xún)?nèi)光斑小于8mm, IOm以?xún)?nèi)光斑小于5mm。3、本實(shí)用新型的激光基準(zhǔn)偏差為10m以?xún)?nèi)為0. 02mm, 30m以?xún)?nèi)為0. 05mm?，F(xiàn)有技術(shù)中的望遠(yuǎn)鏡與激光同軸測(cè)量系統(tǒng)，激光光束經(jīng)過(guò)調(diào)焦鏡，由于存在調(diào)焦運(yùn)行差，激光光束會(huì)與真實(shí)基準(zhǔn)存在偏差。如附圖3所示，(13)真實(shí)基準(zhǔn)線與(14)激光光束的夾角為a，當(dāng)基線長(zhǎng)為I時(shí)，測(cè)量誤差為Ad = l*tga。通常調(diào)焦運(yùn)行差為a = 3",當(dāng)測(cè)量距離I = IOm時(shí),測(cè)量誤差A(yù)d = O. 145mm ;當(dāng)測(cè)量距離I = 30m時(shí),測(cè)量誤差A(yù)d =0.436mm。使用本實(shí)用新型，消除了此誤差，極大地提高了測(cè)量精度。

附圖I為激光電子經(jīng)緯儀的光路系統(tǒng)圖；附圖2為本實(shí)用新型的望遠(yuǎn)鏡與激光光路結(jié)構(gòu)示意圖；附圖3為傳統(tǒng)方案的激光光束經(jīng)過(guò)調(diào)焦鏡的偏差示意圖；附圖4為激光準(zhǔn)直透鏡組結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1為物鏡組；2為調(diào)焦鏡組；3為棱鏡組；4為激光器；5為聚焦鏡組6為內(nèi)反射直角棱鏡；7為分劃板；8為目鏡組；9為激光準(zhǔn)直透鏡組；10為第一外反射直角棱鏡；11為第二外反射直角棱鏡；12為激光光束經(jīng)過(guò)調(diào)焦鏡出射系統(tǒng)；13為真實(shí)基準(zhǔn)線；14為激光光束；1為基準(zhǔn)線長(zhǎng)；a為真實(shí)基準(zhǔn)線與激光光束的夾角；Ad為長(zhǎng)距離測(cè)量中，激光光束經(jīng)過(guò)調(diào)焦鏡所產(chǎn)生的測(cè)量誤差；15為第一光闌片；16為第二光闌片；17為第三光闌片；18為第一準(zhǔn)直鏡；19為第二準(zhǔn)直鏡；20為第四光闌片。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的望遠(yuǎn)鏡與激光同軸測(cè)量系統(tǒng)，由望遠(yuǎn)鏡、激光器、激光準(zhǔn)直透鏡組和外反射直角棱鏡組成。本實(shí)用新型的主要技術(shù)方案有I、望遠(yuǎn)鏡與激光光路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。如附圖2所示，激光器4、激光準(zhǔn)直透鏡組9和第一外反射直角棱鏡10置于望遠(yuǎn)鏡筒之上，望遠(yuǎn)鏡筒內(nèi)依次置有第二外反射直角棱鏡11、物鏡組I、調(diào)焦鏡組2、分劃板7和目鏡組8。激光器4發(fā)出的激光光束通過(guò)激光準(zhǔn)直透鏡組9，成為準(zhǔn)直激光束。準(zhǔn)直激光束通過(guò)第一外反射直角棱鏡10進(jìn)入望遠(yuǎn)鏡筒內(nèi)，再經(jīng)過(guò)第二外反射直角棱鏡11，從望遠(yuǎn)鏡筒出射。2、激光準(zhǔn)直技術(shù)的運(yùn)用。由于激光光束不通過(guò)調(diào)焦鏡，不能根據(jù)工作距離對(duì)其進(jìn)行調(diào)焦會(huì)聚。根據(jù)系統(tǒng)的工作范圍0 30m，設(shè)計(jì)激光準(zhǔn)直透鏡組，使激光光斑的直徑盡可能小。最終實(shí)現(xiàn)30m以?xún)?nèi)光斑小于8mm, IOm以?xún)?nèi)光斑小于5mm。本實(shí)用新型的望遠(yuǎn)鏡與激光同軸測(cè)量系統(tǒng)，可以按照以下方式進(jìn)行調(diào)試I、望遠(yuǎn)鏡光路所有組件的安裝與調(diào)整。將第二外反射直角棱鏡11、物鏡組I、調(diào)焦 鏡組2、分劃板7和目鏡組8與望遠(yuǎn)鏡的內(nèi)筒進(jìn)行對(duì)心加工，最終實(shí)現(xiàn)望遠(yuǎn)鏡光路與望遠(yuǎn)鏡的內(nèi)筒同軸。2、激光光路所有組件的安裝與調(diào)整。對(duì)于激光光路的調(diào)整，需要使用光電探測(cè)器。設(shè)計(jì)エ裝，使其一端與望遠(yuǎn)鏡的內(nèi)筒同軸且直徑精密配合，另一端安裝光電探測(cè)器。首先調(diào)整激光準(zhǔn)直透鏡組9，使激光光束會(huì)聚為準(zhǔn)直激光束；然后調(diào)整第二外反射直角棱鏡11和第一外反射直角棱鏡10,使激光光束入射望遠(yuǎn)鏡筒,再?gòu)耐h(yuǎn)鏡筒出射；最后將エ裝一端放入望遠(yuǎn)鏡內(nèi)筒，使用光電探測(cè)器接收出射的激光光束。根據(jù)光電探測(cè)器的信息來(lái)調(diào)整激光器4的位置,使激光光束與望遠(yuǎn)鏡內(nèi)筒同軸。調(diào)整完成后，望遠(yuǎn)鏡光路與激光光束同軸。3、準(zhǔn)直技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。根據(jù)系統(tǒng)的工作距離的工作范圍0 30m，設(shè)計(jì)激光準(zhǔn)直透鏡組，計(jì)算第一光闌片15、第二光闌片16、第三光闌片17、第一準(zhǔn)直鏡18、第二準(zhǔn)直鏡19和第四光闌片20之間的理論位置關(guān)系并進(jìn)行調(diào)整，使其在工作范圍內(nèi)光斑最小。
權(quán)利要求1.一種望遠(yuǎn)鏡與激光同軸測(cè)量系統(tǒng)，包括以下兩個(gè)部分 (1)位于望遠(yuǎn)鏡外部且與望遠(yuǎn)鏡筒平行依次設(shè)置的激光器(4)、激光準(zhǔn)直透鏡組(9)和第一外反射直角棱鏡(10)； (2)望遠(yuǎn)鏡筒內(nèi)在同一光軸上依次設(shè)置的第二外反射直角棱鏡(11)、物鏡組(I)、調(diào)焦鏡組(2)、分劃板(7)和目鏡組⑶； 激光器(4)發(fā)出的激光光束通過(guò)激光準(zhǔn)直透鏡組(9)，成為準(zhǔn)直激光束，準(zhǔn)直激光束通過(guò)第一外反射直角棱鏡(10)反射，進(jìn)入望遠(yuǎn)鏡筒內(nèi)直接入射至第二外反射直角棱鏡(11)后即從望遠(yuǎn)鏡筒出射，并由光電探測(cè)器測(cè)量；望遠(yuǎn)鏡光路與從望遠(yuǎn)鏡筒出射的激光光束同軸。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的望遠(yuǎn)鏡與激光同軸測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于所述激光準(zhǔn)直透鏡組(9)包括依次設(shè)置的第一光闌片(15)、第二光闌片(16)、第三光闌片(17)、第一準(zhǔn)直鏡(18)、第二準(zhǔn)直鏡(19)和第四光闌片(20)，使得距離望遠(yuǎn)鏡前端30m以?xún)?nèi)光斑小于8mm，IOm以?xún)?nèi)光斑小于5mm。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供了一種望遠(yuǎn)鏡與激光同軸測(cè)量系統(tǒng)，使之易于瞄準(zhǔn)，且能實(shí)現(xiàn)高精度放線測(cè)量。該望遠(yuǎn)鏡與激光同軸測(cè)量系統(tǒng)使激光器(4)發(fā)出的激光光束通過(guò)激光準(zhǔn)直透鏡組(9)，成為準(zhǔn)直激光束，準(zhǔn)直激光束通過(guò)第一外反射直角棱鏡(10)反射，進(jìn)入望遠(yuǎn)鏡筒內(nèi)直接入射至第二外反射直角棱鏡(11)后即從望遠(yuǎn)鏡筒出射，并由光電探測(cè)器測(cè)量；望遠(yuǎn)鏡光路與從望遠(yuǎn)鏡筒出射的激光光束同軸。本實(shí)用新型避免了連續(xù)調(diào)焦后激光光束的指向性變化問(wèn)題，消除了此誤差，極大地提高了測(cè)量精度。
文檔編號(hào)G01C15/00GK202420490SQ201120538939
公開(kāi)日2012年9月5日 申請(qǐng)日期2011年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月15日
發(fā)明者常何民, 朱輝, 李華 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所