專利名稱：一種直角反射棱鏡法平面鉛垂度檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種法平面鉛垂度檢測裝置，具體涉及一種直角反射棱鏡法平面鉛垂度檢測裝置。
背景技術(shù)：
在精密測試計量技術(shù)領(lǐng)域，直角反射棱鏡的應(yīng)用非常廣泛，然而在應(yīng)用過程中，由于其法平面的不鉛垂，對測量誤差產(chǎn)生重要影響，從而影響了測量精度。
目前，直角反射棱鏡在安裝過程中，其法平面鉛垂度是一個重要參數(shù)，現(xiàn)階段主要使用自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀對其法平面鉛垂度進(jìn)行測量。該方法的實現(xiàn)， 一種是
使用一臺自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀，要先后通過平瞄與仰瞄兩次測量得到測量結(jié)果；另一種是使用兩臺自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀，分別同時進(jìn)行平瞄與仰瞄測量。但以上兩種方法均存在測量次數(shù)多，測量過程煩瑣，且兩次測量存在方位誤差，以及自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀自身的測量誤差，使得測量誤差加大，大大降低了測量精度。因此，目前沒有理想的方法或者測量裝置實現(xiàn)法平面鉛垂度的準(zhǔn)確測量。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種直角反射棱鏡法平面鉛垂度檢測裝置，其解決了背景技術(shù)中無法實現(xiàn)法平面鉛垂度準(zhǔn)確測量的技術(shù)問題。
本實用新型的技術(shù)解決方案是
一種直角反射棱鏡法平面鉛垂度檢測裝置，包括底座11以及設(shè)置于底座11
上的豎軸及碼盤10，所述豎軸及碼盤10與U型架9連接，所述U型架9可繞豎軸及碼盤10在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，所述U型架9的上端連接一橫軸8，
其特殊之處在于還包括設(shè)置于橫軸8上的斜方棱鏡2，以斜方棱鏡2的中心為坐標(biāo)原點，建立坐標(biāo)系OZE，所述橫軸8與斜方棱鏡2的Z軸同軸心，并能帶動斜方棱鏡2繞Z軸單方向旋轉(zhuǎn)22.5、所述斜方棱鏡2的兩側(cè)分別設(shè)置自
3準(zhǔn)直儀1和直角反射棱鏡3，自準(zhǔn)直儀1發(fā)出光線經(jīng)斜方棱鏡2和直角反射棱鏡3后，又能回到自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀l;所述U型架9的底部還設(shè)置有實現(xiàn)斜方棱鏡2水平調(diào)整的水泡12。
上述斜方棱鏡2包括在其上鍍有反射膜的前表面部分6和鍍有增透膜的下表面7。
上述U型架9的底部位于豎軸及碼盤10 —側(cè)設(shè)置有實現(xiàn)斜方棱鏡2水平調(diào)整的水泡12。
上述斜方棱鏡2的前表面部分6鍍的反射膜反射率為5% 50%。上述斜方棱鏡2的前表面部分6鍍的反射膜反射率以10% 20%為佳。上述斜方棱鏡2為特級K9玻璃的斜方棱鏡。
本實用新型中提供的直角反射棱鏡法平面鉛垂度檢測儀，由于其采用單次測量方法，避免了兩次測量引入的方位誤差，其測量精度可以控制在8"以內(nèi)，同時具有測量原理簡單，操作容易等優(yōu)點。本實用新型可用于直角反射棱鏡裝調(diào)過程中法平面鉛垂度的檢測。


圖1為本實用新型的裝置示意圖；圖2為本實用新型的原理示意圖。
附圖標(biāo)號說明l一自準(zhǔn)直儀；2—斜方棱鏡；3—直角反射棱鏡；4一第二狀態(tài)；5—第三狀態(tài)；6—前表面部分；7—下表面；8—橫軸；9—U型架；10—豎軸及碼盤；ll一底座；12—水泡。
具體實施方式
如圖1及圖2， 一種直角反射棱鏡法平面鉛垂度檢測裝置，包括底座11以及設(shè)置于底座11上的豎軸及碼盤10，豎軸及碼盤10與U型架9連接，所述U型架可繞豎軸及碼盤10在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，U型架的上端連接一橫軸8，還包括設(shè)置于橫軸8上的斜方棱鏡2，以斜方棱鏡2的中心為坐標(biāo)原點，建立坐標(biāo)系01，所述橫軸8與斜方棱鏡2的Z軸同軸心，并能帶動斜方棱鏡2繞Z軸單方向旋轉(zhuǎn)22.5°;斜方棱鏡2的兩側(cè)分別設(shè)置自準(zhǔn)直儀1和直角反射棱鏡3，自準(zhǔn)直儀1發(fā)出光線經(jīng)斜方棱鏡2和直角反射棱鏡3后，又能回到fi準(zhǔn)直儀l; U型架9的底部位于豎軸及碼盤10 —側(cè)設(shè)置有實現(xiàn)斜方棱鏡2水平調(diào)整的水泡12;
其中斜方棱鏡2包括在其上鍍有反射率為5% 50%反射膜的前表面部分6和鍍有增透膜的下表面7。其中反射膜的反射率以10% 20%為佳。
如圖2所示，包括有自準(zhǔn)直儀l、斜方棱鏡2和直角反射棱鏡3。自準(zhǔn)直儀
l的測量誤差為o.2"，斜方棱鏡2采用特級K9玻璃制造。建立坐標(biāo)系o。義。i;z。，
OOZ和O'X卞'Z'，分別為自準(zhǔn)直儀1，斜方棱鏡2和直角反射棱鏡3的坐標(biāo)系。檢測前調(diào)平U型架中水泡12，自準(zhǔn)直儀1對斜方棱鏡2上鍍有5% 50%反射膜的前表面部分6進(jìn)行瞄準(zhǔn)，斜方棱鏡2處于鉛垂?fàn)顟B(tài)，完成自準(zhǔn)；開始檢測，自準(zhǔn)直儀1對直角反射棱鏡3進(jìn)行瞄準(zhǔn)，記錄瞄準(zhǔn)示值/ 1;斜方棱鏡2繞Z軸單方向旋轉(zhuǎn)22.5。至第二狀態(tài)4時，由于斜方棱鏡2的下表面7鍍有增透膜，其前表面部分6與下表面部分7構(gòu)成了楔形鏡，光線經(jīng)折射至直角反射棱鏡3，瞄準(zhǔn)并記錄瞄準(zhǔn)示值/ 2;斜方棱鏡2繞豎軸10在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)18(T由第二狀態(tài)4至第三狀態(tài)5時，瞄準(zhǔn)并記錄瞄準(zhǔn)示值A(chǔ)，對三次測量數(shù)據(jù)按其矢量關(guān)系進(jìn)行處理，即可得到直角反射棱鏡3的法平面鉛垂度。
斜方棱鏡2在安裝過程中，其前表面部分6與下表面7相交棱線處于水平
狀態(tài)，則斜方棱鏡2處于狀態(tài)4與狀態(tài)5時，檢測儀中光路完全相同，僅需對狀態(tài)4與狀態(tài)5任一狀態(tài)測量，結(jié)合A，便可得到測量結(jié)果。反之，如果棱線不水平，則狀態(tài)4與狀態(tài)5時，所得瞄準(zhǔn)示值A(chǔ)與A有偏差，對其求平均值可以消除棱線不水平帶來的測量誤差，提高測量精度。運用矩陣光學(xué)理論，對檢測儀進(jìn)行光路分析。
直角反射棱鏡3繞Z'軸旋轉(zhuǎn)一角度a，即其法平面有一偏轉(zhuǎn)角度"，設(shè)入射光矢量為
人,=[1 0 0]r ( i )
斜方棱鏡2處于鉛垂?fàn)顟B(tài)，出射光矢量為
d=[-1 0 0] ' (ii)
5即出射光線沿原路近回，光線沒有發(fā)生偏轉(zhuǎn)。 斜方棱鏡2處于第二狀態(tài)4時，出射光矢量為
&",2 = [2sin2 csin2 " -sin2csin2 or sincsin2a] (iH )
其中c為入射光線與經(jīng)斜方棱鏡2的出射光線的夾角，其大小為
sin 22 5。
c = arcsin(wsin[45。 — arcsin-^~]} — 22,5° ( iv )
其中"為斜方棱鏡2的折射率。
斜方棱鏡2處于第三狀態(tài)5時，出射光矢量為。
比較(2)式與(3)式，按其Z分量進(jìn)行計算，則直角反射棱鏡3法平面偏 轉(zhuǎn)角度為
+ 乂 ,
arcsin-^
一義,
2
arcsin——^~~
(v)
即"=-_ (vi)
2
目前使用r"型號自準(zhǔn)直經(jīng)諱儀對直角反射棱鏡法平面鉛垂度進(jìn)行測量，測 量精度最高可以達(dá)到15"，而采用本實用新型中提供的直角反射棱鏡法平面鉛垂 度檢測儀，由于其采用單次測量方法，避免了兩次測量引入的方位誤差，其測
量精度可以控制在8"以內(nèi)，同時具有測量原理簡單，操作容易等優(yōu)點。本實用
新型可用于直角反射棱鏡裝調(diào)過程中法平面鉛垂度的檢測。
權(quán)利要求1.一種直角反射棱鏡法平面鉛垂度檢測裝置，包括底座(11)以及設(shè)置于底座(11)上的豎軸及碼盤(10)，所述豎軸及碼盤(10)與U型架(9)連接，所述U型架(9)可繞豎軸及碼盤(10)在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，所述U型架(9)的上端連接一橫軸(8)，其特征在于還包括設(shè)置于橫軸(8)上的斜方棱鏡(2)，以斜方棱鏡(2)的中心為坐標(biāo)原點，建立坐標(biāo)系OXYZ，所述橫軸(8)與斜方棱鏡(2)的Z軸同軸心，并能帶動斜方棱鏡(2)繞Z軸單方向旋轉(zhuǎn)22.5度；所述斜方棱鏡(2)的兩側(cè)分別設(shè)置自準(zhǔn)直儀(1)和直角反射棱鏡(3)，自準(zhǔn)直儀(1)發(fā)出光線經(jīng)斜方棱鏡(2)和直角反射棱鏡(3)后，又能回到自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀(1)；所述U型架(9)的底部還設(shè)置有實現(xiàn)斜方棱鏡(2)水平調(diào)整的水泡(12)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述直角反射棱鏡法平面鉛垂度檢測裝置，其特征在于: 所述斜方棱鏡(2)包括在其上鍍有反射膜的前表面部分(6)和鍍有增透膜的 下表面(7)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述直角反射棱鏡法平面鉛垂度檢測裝置，其特征 在于所述U型架(9)的底部位于豎軸及碼盤(10) —側(cè)設(shè)置有實現(xiàn)斜方棱鏡(2)水平調(diào)整的水泡(12)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述直角反射棱鏡法平面鉛垂度檢測裝置，其特征在于 所述斜方棱鏡(2)的前表面部分(6)鍍的反射膜反射率為5% 50%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述直角反射棱鏡法平面鉛垂度檢測裝置，其特征在于-所述斜方棱鏡(2)的前表面部分(6)鍍的反射膜反射率為10%或20%。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述直角反射棱鏡法平面鉛垂度檢測裝置，其特征在于 所述斜方棱鏡(2)為特級K9玻璃的斜方棱鏡。
專利摘要一種直角反射棱鏡法平面鉛垂度檢測裝置，包括底座以及設(shè)置于底座上的豎軸及碼盤，豎軸及碼盤與U型架連接，U型架可繞豎軸及碼盤在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，U型架的上端連接一橫軸，還包括設(shè)置于橫軸上的斜方棱鏡，以斜方棱鏡的中心為坐標(biāo)原點，建立坐標(biāo)系OXYZ，橫軸與斜方棱鏡的Z軸同軸心，并能帶動斜方棱鏡繞Z軸單方向旋轉(zhuǎn)22.5°；斜方棱鏡的兩側(cè)分別設(shè)置自準(zhǔn)直儀和直角反射棱鏡，自準(zhǔn)直儀發(fā)出光線經(jīng)斜方棱鏡和直角反射棱鏡后，又能回到自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀；支架的底部還設(shè)置有實現(xiàn)斜方棱鏡水平調(diào)整的水泡。本實用新型測量精度可以控制在8″以內(nèi)，同時具有測量原理簡單，操作容易等優(yōu)點。本實用新型可用于直角反射棱鏡裝調(diào)過程中法平面鉛垂度的檢測。
文檔編號G01C15/10GK201408007SQ200920031640
公開日2010年2月17日 申請日期2009年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月8日
發(fā)明者吳易明, 胡曉東, 趙軍麗, 高立民 申請人:中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機械研究所