一種新型數(shù)字式光電自準(zhǔn)直儀的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及光學(xué)測(cè)量領(lǐng)域，尤其涉及一種準(zhǔn)直儀，具體指一種新型數(shù)字式光電自準(zhǔn)直儀用PSD探測(cè)器，包括光源、分劃板、可調(diào)匯聚透鏡組、分光棱鏡、望遠(yuǎn)主鏡、次鏡組和PSD探測(cè)器，本實(shí)用新型采用PSD探測(cè)器，所探測(cè)的光信號(hào)的位置量信息為模擬量輸出，系統(tǒng)響應(yīng)快，分辨率高；采用的望遠(yuǎn)主鏡次鏡組，可實(shí)現(xiàn)在測(cè)試范圍內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)焦距的連續(xù)可調(diào)，增加了測(cè)試距離的靈活性；此外本新型數(shù)字式光電自準(zhǔn)直儀還采用了匯聚透鏡組縮短了準(zhǔn)直儀的縱向高度，和望遠(yuǎn)次鏡可調(diào)節(jié)透鏡組，擴(kuò)展準(zhǔn)直儀的測(cè)試距離；本實(shí)用新型具有成本低，結(jié)構(gòu)緊湊，探測(cè)距離遠(yuǎn)，探測(cè)精度高等優(yōu)勢(shì)，可廣泛應(yīng)用于日常生活、工業(yè)生產(chǎn)、航空航天、船舶和軍工領(lǐng)域的準(zhǔn)直測(cè)量中。
【專利說明】一種新型數(shù)字式光電自準(zhǔn)直儀

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉光電探測(cè)領(lǐng)域，尤其是涉及自準(zhǔn)儀領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]自準(zhǔn)直儀是利用光學(xué)自準(zhǔn)直原理，實(shí)現(xiàn)小角度測(cè)量的精密測(cè)量?jī)x器。由于其使用方便而且具有較高的檢測(cè)精度，被廣泛應(yīng)用于航空航天、船舶、軍工等精密度極高的行業(yè)，例如機(jī)械加工工業(yè)的質(zhì)量保證(平直度、平面度、垂直度、平行度等)、計(jì)量檢定行業(yè)中角度測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)、棱鏡角度定位及監(jiān)控、光學(xué)元件的測(cè)試及安裝精度控制等，其應(yīng)用范圍廣闊。自準(zhǔn)直儀經(jīng)歷了目視式、光電指零式和數(shù)顯式三個(gè)發(fā)展階段。
[0003]提高分辨力和示值穩(wěn)定性是通用數(shù)顯自準(zhǔn)直儀的發(fā)展方向。
[0004]高分辨力是高準(zhǔn)確度的保障與前提，高穩(wěn)定性又是高分辨力的保障與前提。跳字量是靜態(tài)數(shù)顯自準(zhǔn)直儀的特點(diǎn)和難點(diǎn)。動(dòng)態(tài)測(cè)量每次采樣只有一個(gè)數(shù)值輸出，反應(yīng)不出示值的跳動(dòng)，其難點(diǎn)是動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度和動(dòng)態(tài)準(zhǔn)確度，但通用儀器要讀出每個(gè)位置的穩(wěn)定讀數(shù)值，跳字大就只能估讀，影響示值的準(zhǔn)確度，也影響分辨力。
[0005]數(shù)顯式自準(zhǔn)直儀的出現(xiàn)使自準(zhǔn)直儀的性能有質(zhì)的飛躍，數(shù)顯式把儀器準(zhǔn)確度由I"級(jí)提高至0.1"級(jí)，最小顯示值由0.1"級(jí)提高至0.01"級(jí)。數(shù)顯式自準(zhǔn)直儀準(zhǔn)確度高，使用方便，操作簡(jiǎn)單，能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量。
[0006]目前國內(nèi)外生產(chǎn)的光電自準(zhǔn)直儀主要靠人眼讀數(shù)，用于靜態(tài)測(cè)試，響應(yīng)頻率不高，無法滿足高速測(cè)量的需要。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0007]鑒于上述情況，本實(shí)用新型提供了一種新型數(shù)字式光電自準(zhǔn)直儀，可對(duì)目標(biāo)進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，相比于傳統(tǒng)的光電自準(zhǔn)儀具有更高的分辨率。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本實(shí)用新型采取以下技術(shù)方案:一種新型數(shù)字式光電自準(zhǔn)直儀，包括光源、分劃板、可調(diào)匯聚透鏡組、分光棱鏡、望遠(yuǎn)主鏡、次鏡組和PSD探測(cè)器；其中，光源開啟后，所發(fā)出的光線照亮分劃板，經(jīng)分化板后，光線投射到光源可調(diào)匯聚透鏡組，經(jīng)過匯聚透鏡組的匯聚作用后，照射到分光棱鏡上，經(jīng)過分光棱鏡分光面的反射后入射到望遠(yuǎn)主鏡上，經(jīng)過主鏡的準(zhǔn)直作用后投射到目標(biāo)反射面上，經(jīng)過目標(biāo)反射面的反射后再次經(jīng)過望遠(yuǎn)主鏡的后投射到分光棱鏡上，經(jīng)過分光棱鏡后照射到可調(diào)次鏡組中，經(jīng)過可調(diào)次鏡組的匯聚后投射到PSD探測(cè)器中。
[0009]本新型數(shù)字式光電自準(zhǔn)直儀，在光源端采用可調(diào)匯聚透鏡組，所述可調(diào)匯聚透鏡組包括第一匯聚透鏡和第二匯聚透鏡，所述第一匯聚透鏡靠近分劃板一端，所述第二匯聚透鏡靠近所述分光棱鏡端，光源所發(fā)出的光照亮分劃板上的圖案后，上述圖案投射到第一匯聚透鏡，經(jīng)過第一和第二匯聚透鏡的兩次匯聚后投射到分光棱鏡的分光面上，這樣做的好處是，在光源為發(fā)散光時(shí)，兩次的匯聚作用可以在較短的距離內(nèi)將圖案匯聚到較小范圍內(nèi)，更好的集中光信號(hào)，便于其后的觀測(cè)或檢測(cè)，縮短了光源所發(fā)出的光信號(hào)到分光棱鏡之間的傳輸距離，直接好處是使得自準(zhǔn)儀的縱向高度減小，結(jié)構(gòu)更加緊湊，更加便于安裝的攜帶。
[0010]本新型數(shù)字式光電自準(zhǔn)直儀采用PSD探測(cè)器，所探測(cè)的光信號(hào)的位置量信息為模擬量輸出，系統(tǒng)響應(yīng)快，分辨率高，成本低，因此具有廣泛應(yīng)用的價(jià)值。同時(shí)可對(duì)目標(biāo)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，因而可以顯著提高系統(tǒng)的抗干擾能力，可以用來實(shí)現(xiàn)高速、高精度、抗干擾能力強(qiáng)的位置檢測(cè)系統(tǒng)，相比于CCD探測(cè)器，本實(shí)用新型采用PSD探測(cè)器的探測(cè)靈敏度更高，高實(shí)現(xiàn)高更精度的測(cè)量。同時(shí)價(jià)格也更加便宜。
[0011]進(jìn)一步的，所述光源采用LED光源，相比于傳統(tǒng)光源，LED具有，成本低、高效率，低能耗，高亮度，綠色環(huán)保，超長(zhǎng)壽命等一系列顯著優(yōu)點(diǎn)，本一種新型數(shù)字式光電自準(zhǔn)直儀采用LED為光源，降低了生產(chǎn)成本，同時(shí)光源發(fā)光強(qiáng)度也得到保證。
[0012]進(jìn)一步的，所述望遠(yuǎn)主鏡為膠合透鏡組，相比于普通透鏡，膠合透鏡組具有更好的聚光效果。
[0013]進(jìn)一步的，所述次鏡為可調(diào)透鏡組，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)變焦的功能，所述可調(diào)透鏡組包含第一透鏡和第二透鏡，所述第一透鏡靠近分光棱鏡一側(cè)，所述第二透鏡靠近PSD探測(cè)器一端。在測(cè)試范圍內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)焦距的連續(xù)可調(diào)，這樣擴(kuò)展了測(cè)試的距離，能實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)距離的測(cè)量，同時(shí)也增加了測(cè)試的靈活性。
[0014]作為一種優(yōu)選，所述分劃板為“十字”分劃板。
[0015]作為一種優(yōu)選，所述分劃板為“工字”分劃板。
[0016]本實(shí)用新型具有以下有益效果:本新型數(shù)字式光電自準(zhǔn)直儀采用PSD探測(cè)器，所探測(cè)的光信號(hào)的位置量信息為模擬量輸出，系統(tǒng)響應(yīng)快，分辨率高，成本低，因此具有廣泛應(yīng)用的價(jià)值。同時(shí)可對(duì)目標(biāo)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，因而可以顯著提高系統(tǒng)的抗干擾能力，可以用來實(shí)現(xiàn)高速、高精度、抗干擾能力強(qiáng)的位置檢測(cè)系統(tǒng)，相比于CCD探測(cè)器，本實(shí)用新型采用PSD探測(cè)器的探測(cè)靈敏度更高，高實(shí)現(xiàn)高更精度的測(cè)量，同時(shí)價(jià)格也更加便宜；本新型數(shù)字式光電自準(zhǔn)直儀，采用的望遠(yuǎn)主鏡次鏡組可實(shí)現(xiàn)在測(cè)試范圍內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)焦距的連續(xù)可調(diào)，增加了測(cè)試距離的靈活性；此外本新型數(shù)字式光電自準(zhǔn)直儀還采用了匯聚透鏡組縮短了準(zhǔn)直儀的縱向高度，采用望遠(yuǎn)次鏡可調(diào)節(jié)透鏡組，擴(kuò)展準(zhǔn)直儀的測(cè)試距離；總之本新型數(shù)字式光電自準(zhǔn)直儀具有成本低，結(jié)構(gòu)緊湊，探測(cè)距離遠(yuǎn)，探測(cè)精度高等優(yōu)勢(shì)，可廣泛應(yīng)用于日常生活、工業(yè)生產(chǎn)、航空航天、船舶和軍工領(lǐng)域的準(zhǔn)直測(cè)量中。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本新型數(shù)字式光電自準(zhǔn)直儀的原理結(jié)構(gòu)圖。
[0018]圖2為本新型數(shù)字式光電自準(zhǔn)直儀的光路原理示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例詳細(xì)說明本實(shí)用新型。
[0020]本實(shí)用新型采取以下技術(shù)方案:一種新型數(shù)字式光電自準(zhǔn)直儀，如圖1所示，包括光源1、分劃板2、匯聚透鏡組3、分光棱鏡4、望遠(yuǎn)主鏡5、目標(biāo)反射面6、次鏡組7和PSD探測(cè)器8 ;光源I開啟后，所發(fā)出的光線照亮分劃板2，經(jīng)分化板2后，光線投射到匯聚透鏡組3，經(jīng)過匯聚透鏡組3的匯聚作用后，照射到分光棱鏡4上，經(jīng)過分光棱鏡4分光面的反射后，入射到望遠(yuǎn)主鏡5上，經(jīng)過望遠(yuǎn)主鏡5的準(zhǔn)直作用后投射到目標(biāo)反射面6上，經(jīng)過目標(biāo)反射面6的反射后再次經(jīng)過望遠(yuǎn)主鏡5，其后投射到分光棱鏡4上，經(jīng)過分光棱鏡4后照射到可調(diào)次鏡組7中，經(jīng)過可調(diào)次鏡組7的匯聚后投射到PSD探測(cè)器8中(光路原理如圖2所示)。
[0021]如圖1所示，本新型數(shù)字式光電自準(zhǔn)直儀，在光源端采用匯聚透鏡組3，所述匯聚透鏡組包括第一匯聚透鏡3-1和第二匯聚透鏡3-2，所述第一匯聚透鏡3-1靠近分劃板2 —端，所述第二匯聚透鏡靠3-2近所述分光棱鏡4端，光源I所發(fā)出的光照亮分劃板2上的圖案后，上述圖案投射到第一匯聚透鏡3-1，經(jīng)過第一和第二匯聚透鏡3-2的兩次匯聚后投射到分光棱鏡4的分光面上，這樣做的好處是，在光源為發(fā)散光時(shí)，兩次的匯聚作用可以在較短的距離內(nèi)將圖案匯聚到較小范圍內(nèi)，更好的集中光信號(hào)的能量，便于其面的觀測(cè)或檢測(cè)，縮短了光源所發(fā)出的光信號(hào)到分光棱鏡之間的傳輸距離，使得自準(zhǔn)儀的縱向高度減小，結(jié)構(gòu)更加緊湊，更加便于安裝的攜帶。
[0022]本實(shí)用新型采用PSD探測(cè)器8，所探測(cè)的光信號(hào)的位置量信息為模擬量輸出，系統(tǒng)響應(yīng)快，分辨率高，成本低，因此具有廣泛應(yīng)用的價(jià)值。同時(shí)可對(duì)目標(biāo)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，因而可以顯著提高系統(tǒng)的抗干擾能力，可以用來實(shí)現(xiàn)高速、高精度、抗干擾能力強(qiáng)的位置檢測(cè)系統(tǒng)，相比于CCD探測(cè)器，本實(shí)用新型采用PSD探測(cè)器的探測(cè)靈敏度更高，高實(shí)現(xiàn)高更精度的測(cè)量。同時(shí)價(jià)格也更加便宜。
[0023]進(jìn)一步的，所述光源采用LED光源，相比于傳統(tǒng)光源，LED具有，成本低、高效率，低能耗，高亮度，綠色環(huán)保，超長(zhǎng)壽命等一系列顯著優(yōu)點(diǎn)，本一種新型數(shù)字式光電自準(zhǔn)直儀采用LED為光源，降低了生產(chǎn)成本，同時(shí)光源發(fā)光強(qiáng)度也得到保證。
[0024]進(jìn)一步的，所述望遠(yuǎn)主鏡為膠合透鏡組，相比于普通透鏡，膠合透鏡組具有更好的聚光效果。
[0025]進(jìn)一步的，所述次鏡為可調(diào)透鏡組，如圖1所示，所述可調(diào)透鏡組7包含第一透鏡7-1和第二透鏡7-2，所述第一透鏡靠近分光棱鏡4 一側(cè)，所述第二透鏡靠近PSD探測(cè)器8一端?？蓪?shí)現(xiàn)連續(xù)變焦的工功能，在測(cè)試范圍內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)焦距的連續(xù)可調(diào)，這樣擴(kuò)展了測(cè)試的距離，能實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)距離的測(cè)量，同時(shí)也增加了測(cè)試的靈活性。
[0026]作為一種優(yōu)選，所述分劃板為“十字”分劃板。
[0027]作為一種優(yōu)選，所述分劃板為“工字”分劃板。
[0028]本新型數(shù)字式光電自準(zhǔn)直儀采用PSD探測(cè)器，所探測(cè)的光信號(hào)的位置量信息為模擬量輸出，系統(tǒng)響應(yīng)快，分辨率高，成本低，因此具有廣泛應(yīng)用的價(jià)值。同時(shí)可對(duì)目標(biāo)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，因而可以顯著提高系統(tǒng)的抗干擾能力，可以用來實(shí)現(xiàn)高速、高精度、抗干擾能力強(qiáng)的位置檢測(cè)系統(tǒng)，相比于CCD探測(cè)器，本實(shí)用新型采用PSD探測(cè)器的探測(cè)靈敏度更高，高實(shí)現(xiàn)高更精度的測(cè)量，同時(shí)價(jià)格也更加便宜；本新型數(shù)字式光電自準(zhǔn)直儀，采用的望遠(yuǎn)主鏡次鏡組可實(shí)現(xiàn)在測(cè)試范圍內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)焦距的連續(xù)可調(diào)，增加了測(cè)試距離的靈活性；此外本新型數(shù)字式光電自準(zhǔn)直儀還采用了匯聚透鏡組縮短了準(zhǔn)直儀的縱向高度，采用望遠(yuǎn)次鏡可調(diào)節(jié)透鏡組，擴(kuò)展準(zhǔn)直儀的測(cè)試距離；總之本新型數(shù)字式光電自準(zhǔn)直儀具有成本低，結(jié)構(gòu)緊湊，探測(cè)距離遠(yuǎn)，探測(cè)精度高等優(yōu)勢(shì)，可廣泛應(yīng)用于日常生活、工業(yè)生產(chǎn)、航空航天、船舶和軍工領(lǐng)域的準(zhǔn)直測(cè)量中。
[0029]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種新型數(shù)字式光電自準(zhǔn)直儀，其特征是，包括光源、分劃板、匯聚透鏡組、分光棱鏡、望遠(yuǎn)主鏡、次鏡組和PSD探測(cè)器； 光源開啟后，所發(fā)出的光線照亮分劃板；經(jīng)分化板后的光線投射到光源匯聚透鏡組； 經(jīng)過匯聚透鏡組的匯聚后，照射到分光棱鏡上； 經(jīng)過分光棱鏡分光面的反射后入射到望遠(yuǎn)主鏡上，經(jīng)過望遠(yuǎn)主鏡的準(zhǔn)直作用后投射到目標(biāo)反射面上； 經(jīng)過目標(biāo)反射面的反射后，再次經(jīng)過望遠(yuǎn)主鏡，匯聚后經(jīng)過分光棱鏡照射到可調(diào)次鏡組中；最后投射到PSD探測(cè)器中。
2.如權(quán)利要求1所述的一種新型數(shù)字式光電自準(zhǔn)直儀，其特征是，所述可調(diào)匯聚透鏡組，包括第一匯聚透鏡和第二匯聚透鏡，所述第一匯聚透鏡靠近分劃板一端，所述第二匯聚透鏡靠近分光棱鏡一端。
3.如權(quán)利要求2所述的一種新型數(shù)字式光電自準(zhǔn)直儀，其特征是，所述光源采用LED光源。
4.如權(quán)利要求3所述的一種新型數(shù)字式光電自準(zhǔn)直儀，其特征是，所述望遠(yuǎn)主鏡為膠合透鏡組。
5.如權(quán)利要求4所述的一種新型數(shù)字式光電自準(zhǔn)直儀，其特征是，所述次鏡為可調(diào)透鏡組。
6.如權(quán)利要求5所述的一種新型數(shù)字式光電自準(zhǔn)直儀，其特征是，所述可調(diào)透鏡組包含第一透鏡和第二透鏡，所述第一透鏡靠近分光棱鏡一側(cè)，所述第二透鏡靠近PSD探測(cè)器一端。
7.如權(quán)利要求1至6之一所述的一種新型數(shù)字式光電自準(zhǔn)直儀，其特征是，所述分劃板為十字分劃板。
8.如權(quán)利要求1至6之一所述的一種新型數(shù)字式光電自準(zhǔn)直儀，其特征是，所述分劃板為工字分劃板。
【文檔編號(hào)】G02B27/30GK204115678SQ201420694851
【公開日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月19日
【發(fā)明者】姜世平, 曹志明, 胡玲 申請(qǐng)人:四川云盾光電科技有限公司