[發明專利]一種雙軸可調數字式光電自準直儀

在審

• 申請號: 201410660491.2
• 申請日: 2014-11-19
• 公開（公告）號: CN104315999A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 姜世平;曹志明;胡玲
• 申請（專利權）人: 四川云盾光電科技有限公司
• 主分類號: G01B11/26
• 分類號: G01B11/26
• 代理公司: 四川力久律師事務所 51221
• 代理人: 林輝輪;王蕓

技術領域

本發明涉光電探測領域，尤其是涉及自準儀領域。

背景技術

自準直儀是利用光學自準直原理，實現小角度測量的精密測量儀器。由于其使用方便而且具有較高的檢測精度，被廣泛應用于航空航天、船舶、軍工等精密度極高的行業，例如機械加工工業的質量保證（平直度、平面度、垂直度、平行度等）、計量檢定行業中角度測試標準、棱鏡角度定位及監控、光學元件的測試及安裝精度控制等，其應用范圍廣闊。自準直儀經歷了目視式、光電指零式和數顯式三個發展階段。

提高分辨力和示值穩定性是通用數顯自準直儀的發展方向。

高分辨力是高準確度的保障與前提，高穩定性又是高分辨力的保障與前提。跳字量是靜態數顯自準直儀的特點和難點。動態測量每次采樣只有一個數值輸出，反應不出示值的跳動，其難點是動態響應速度和動態準確度，但通用儀器要讀出每個位置的穩定讀數值，跳字大就只能估讀，影響示值的準確度，也影響分辨力。

數顯式自準直儀的出現使自準直儀的性能有質的飛躍，數顯式把儀器準確度由1″級提高至0.1″級，最小顯示值由0.1″級提高至0.01″級。數顯式自準直儀準確度高，使用方便，操作簡單，能實現自動測量。

目前國內外生產的光電自準直儀主要靠人眼讀數，用于靜態測試，響應頻率不高，無法滿足高速測量的需要。

此外單軸自準直儀的測量精度較差，不能很好的實現二維角度的測量，此外目前自準直儀的縱向高度過高也影響自準儀的安裝和攜帶。

?

發明內容

鑒于上述情況，本發明提供了一種雙軸可調數字式光電自準直儀，可對目標進行自動識別，相比于傳統的光電自準儀具有更高的分辨率，而通過雙軸測量，能夠更靈敏的檢測出被測目標二維角度的偏移。

為了實現上述目標，本發明采取以下技術方案：一種雙軸可調數字式光電自準直儀，包括第一光源、第二光源、第一分劃板、第二分劃板、第一可調匯聚透鏡組、第二可調匯聚透鏡組、第一分光棱鏡、第二分光棱鏡、望遠主鏡、望遠次鏡和PSD探測器；其中，所述第分劃板和第二分劃板均為“一字”型分化板，第一和第二分劃板上的“一字”形刻線相互垂直擺放；當第一光源、第二光源開啟后，所發出的光線分別照亮第一分劃板和第二分化板，所述第一分劃板和第二分化板上相互垂直的“一字”形刻線，分別投影到，第一光源匯聚透鏡和第二可調匯聚透鏡組，所述第一可調匯聚透鏡組和第二可調匯聚透鏡組的匯聚作用后，分別投射到第一分光棱鏡和第二分光棱鏡中，經過第一分光棱鏡和第二分光棱鏡的反射作用后入射到望遠主鏡中，經過望遠主鏡的準直作用投射到目標反射面中，目標反射面將上述光線反射回來，依次透過所述第一和第二分光棱鏡后經過所述望遠次鏡，所述望遠次鏡將上述光線匯聚后投射到所述PSD探測器中。

具體的，當第一光源開啟后，所發出的光線照亮第一分劃板，經過所述第一分劃板的光經過第一可調匯聚透鏡組匯聚后照射到第一分光棱鏡的反光面上，經過第一分光棱鏡的反射作用后，進入望遠主鏡后，投射到目標反射面上；目標反射面將光反射后回來后經過望遠主鏡的再次匯聚后，依次透過第一分光棱鏡、第二分光棱鏡和望遠次鏡后，最終入射到所述PSD探測器中；

當第二光源開啟后，所發出的光線照亮第二分劃板，經過所述第二分劃板的光經過第二可調匯聚透鏡組匯聚后照射到第二分光棱鏡的反光面上，經過第二分光棱鏡的反射作用后，透過第一分光棱鏡，進入望遠主鏡后，投射到目標反射面上；目標反射面將光反射后回來后經過望遠主鏡的再次匯聚后，依次透過第一分光棱鏡、第二分光棱鏡和望遠次鏡后，最終入射到所述PSD探測器中。

本發明采用雙軸系統，其中第一分劃板和第二分劃板均為：“一字”形刻線，兩分劃板刻線相互垂直擺放，分別經過第一分光棱鏡和第二分光棱鏡的反射作用后投射到目標反射面中，如果反射面與自準直儀垂直，沒有偏轉角度時，理論上，光線經過準直儀各個光學面最終投射到PSD探測器中時應該成相互交叉的“十字”形，且與PSD所設置的中心位置重合，當目標反射面與自準直儀軸向程一定角度偏移時，兩分劃板上的“一字”形刻線就不能在PSD探測器的探測面上形成“十字”形投影。根據PSD探測器的探測面所接收到的分劃板影像就能更好的判斷目標反射面得偏移角度和方向。相比于單軸的自準直儀，一般所用的“十字”或其他形狀的分劃板，本發明采用雙軸“一字”分劃板，最后PSD探測器所探測到的“十字”投影光信號，是經過雙軸的兩套獨立光源系統的光信號重疊而產生，這相當于在一個自準直儀上實現了兩次檢測的功能，提高了系統的分辨能力和反應能力。