[發(fā)明專利]可變長度光電基準(zhǔn)尺與測試方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610043856.6
• 申請日: 2016-01-21
• 公開（公告）號: CN105571498B
• 公開（公告）日: 2018-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 薛婷;吳斌
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: G01B11/03
• 分類號: G01B11/03;G01C25/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 劉國威

本發(fā)明涉及精密測量儀器，為滿足激光經(jīng)緯儀系統(tǒng)定向校準(zhǔn)的需要，提供一種“可變長度”光電基準(zhǔn)尺，當(dāng)激光經(jīng)緯儀的激光視準(zhǔn)軸交會于基準(zhǔn)尺兩端的面型光電接收器上時，該基準(zhǔn)尺可為激光經(jīng)緯儀系統(tǒng)定向提供“可變”的基準(zhǔn)長度。為此，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，可變長度光電基準(zhǔn)尺,結(jié)構(gòu)為:由熱膨脹系數(shù)小的材料制作基準(zhǔn)桿，在基準(zhǔn)桿的兩端固定安裝位置光電接收器PSD(Position Sensitive Detector)；基準(zhǔn)尺數(shù)據(jù)處理模塊，用于向PSD供電、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)處理及無線數(shù)據(jù)傳輸；位置光電接收器PSD與基準(zhǔn)尺數(shù)據(jù)處理模塊相連接。本發(fā)明主要應(yīng)用于精密測量儀器的設(shè)計制造。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及精密測量儀器，特別涉及用于激光經(jīng)緯儀系統(tǒng)定向校準(zhǔn)的一種“可變長度”光電基準(zhǔn)尺。

背景技術(shù)

隨著航空航天、船舶工程、軌道交通、電力、汽車等裝備制造業(yè)水平的提高，在大尺寸范圍內(nèi)對單點坐標(biāo)、幾何尺寸及曲面特征等的現(xiàn)場、快速、精密測量已成為工業(yè)測量的研究熱點和難點。隨著具備伺服驅(qū)動和激光瞄準(zhǔn)等功能的激光經(jīng)緯儀的出現(xiàn)，為實現(xiàn)現(xiàn)場、自動、大空間坐標(biāo)尺寸測量提供了新的途徑。

無論是傳統(tǒng)經(jīng)緯儀還是激光經(jīng)緯儀，單臺設(shè)備只能實現(xiàn)角度測量，為實現(xiàn)空間坐標(biāo)測量，至少需要兩臺或兩臺以上的設(shè)備組成坐標(biāo)測量系統(tǒng)。在系統(tǒng)組建過程中，基準(zhǔn)尺是一個關(guān)鍵的定向校準(zhǔn)部件，提供長度基準(zhǔn)，以確定系統(tǒng)定向參數(shù)解算中平移向量的比例因子。傳統(tǒng)基準(zhǔn)尺是在一基準(zhǔn)桿的兩端刻畫“十”字或其它形狀的標(biāo)志，兩標(biāo)志間的距離為基準(zhǔn)長度，該長度值可利用雙頻激光干涉儀等設(shè)備預(yù)先測定。系統(tǒng)定向時，通過經(jīng)緯儀的望遠(yuǎn)目鏡人工瞄準(zhǔn)基準(zhǔn)尺的兩端標(biāo)志。但激光經(jīng)緯儀與傳統(tǒng)經(jīng)緯儀不同，其視準(zhǔn)軸為一與望遠(yuǎn)鏡光軸同軸的準(zhǔn)直激光光束，或望遠(yuǎn)鏡直接被準(zhǔn)直激光器所取代。因此，無法通過人工瞄準(zhǔn)傳統(tǒng)基準(zhǔn)尺的方式進(jìn)行系統(tǒng)定向校準(zhǔn)。但可以利用激光經(jīng)緯儀視準(zhǔn)軸為一準(zhǔn)直激光光束的特點，構(gòu)建一種“可變長度”光電基準(zhǔn)尺，以滿足激光經(jīng)緯儀系統(tǒng)定向的需要。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，滿足激光經(jīng)緯儀系統(tǒng)定向校準(zhǔn)的需要，本發(fā)明的目的在于：提供一種“可變長度”光電基準(zhǔn)尺，當(dāng)激光經(jīng)緯儀的激光視準(zhǔn)軸交會于基準(zhǔn)尺兩端的面型光電接收器上時，該基準(zhǔn)尺可為激光經(jīng)緯儀系統(tǒng)定向提供“可變”的基準(zhǔn)長度。為此，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，“可變長度”光電基準(zhǔn)尺,結(jié)構(gòu)為:由熱膨脹系數(shù)小的材料制作基準(zhǔn)桿，在基準(zhǔn)桿的兩端固定安裝位置光電接收器PSD(Position Sensitive Detector)；基準(zhǔn)尺數(shù)據(jù)處理模塊，用于向PSD供電、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)處理及無線數(shù)據(jù)傳輸；位置光電接收器PSD與基準(zhǔn)尺數(shù)據(jù)處理模塊相連接。

制作基準(zhǔn)桿的材料為熱膨脹系數(shù)小的碳纖維或殷鋼。

“可變長度”光電基準(zhǔn)尺測量方法，利用熱膨脹系數(shù)小的材料制作成基準(zhǔn)桿，在基準(zhǔn)桿的兩端固定安裝位置光電接收器PSD(Position Sensitive Detector)；控制激光經(jīng)緯儀的激光視準(zhǔn)軸光束交會于PSD感光靶面上，產(chǎn)生光電效應(yīng)，位置光電接收器PSD輸出光束照射位置信息給基準(zhǔn)尺數(shù)據(jù)處理模塊；設(shè)基準(zhǔn)桿兩端各安裝一個位置光電接收器為PSD1和PSD2，激光經(jīng)緯儀在PSD1上的交會點為左交會點，在PSD2上的交會點為右交會點，左交會點在PSD1中的位置信息可由PSD1和基準(zhǔn)尺硬件數(shù)據(jù)處理模塊提供，右交會點在PSD2中的位置信息可由PSD2和基準(zhǔn)尺數(shù)據(jù)處理模塊提供，若已知PSD1和PSD2之間的位姿關(guān)系，則通過計算得到左、右交會點間的空間距離，即為此刻光電基準(zhǔn)尺所提供的長度。