本發(fā)明涉及一種全站儀支架精度影像檢測(cè)的裝置和方法，適用于檢測(cè)全站儀支架兩臂與豎軸旋轉(zhuǎn)面垂直度、兩臂平行度、左右橫軸孔同軸度及兩臂距豎軸旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)中心距的加工精度。

背景技術(shù)：

全站儀是一種集角度、距離（斜距、平距）、三維坐標(biāo)等測(cè)量功能于一體的測(cè)繪儀器系統(tǒng)，幾乎可以用在所有的測(cè)量領(lǐng)域，特別是大型建筑和地下隧道施工等精密工程測(cè)量或變形監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。支架作為全站儀的重要組件，對(duì)全站儀測(cè)量的穩(wěn)定性和精確性有重大影響。隨著社會(huì)的發(fā)展，全站儀測(cè)量精度的要求越來(lái)越高，這就對(duì)支架的加工精度要求也越來(lái)越高。支架的底部用于安裝全站儀豎軸組，支架兩臂有安裝橫軸的孔，要求儀器水平放置時(shí)橫軸的旋轉(zhuǎn)面需與支架水平旋轉(zhuǎn)面垂直。

目前廠(chǎng)家對(duì)支架兩臂與豎軸旋轉(zhuǎn)面垂直度、兩臂平行度、左右橫軸孔同軸度及兩臂距豎軸旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)中心距精度的檢測(cè)，每項(xiàng)精度指標(biāo)需不同工具依次檢測(cè)，存在工序繁瑣，手段復(fù)雜，效率低，成本高，產(chǎn)能低，測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性、重復(fù)性差等弊端。檢測(cè)工作對(duì)工人視力要求高，長(zhǎng)時(shí)間的工作對(duì)工人的身心造成傷害。由于當(dāng)下對(duì)全站儀產(chǎn)能和精度的要求越來(lái)越高，現(xiàn)有檢測(cè)方法已經(jīng)不能滿(mǎn)足需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種全站儀支架精度影像檢測(cè)的裝置和方法，以提高支架精度檢測(cè)的效率和準(zhǔn)確性，降低工人工作強(qiáng)度，提高工人積極性。

本發(fā)明揭示了一種全站儀支架精度影像檢測(cè)的裝置，包含有：頂端ccd攝像機(jī)1、第一平面反光鏡3、第一保持架4、第二保持架5、第二平面反光鏡6、支架7、側(cè)邊ccd攝像機(jī)8、底座10，基座11，同心規(guī)12，光管ccd攝像機(jī)15，光管16，計(jì)算機(jī)17；光管16內(nèi)具有位于光管16后端的直角棱鏡16a、位于光管16前端的透鏡16c、位于直角棱鏡16a與透鏡16c之間的光纖16b，光管16水平放置，直角棱鏡16a的斜邊與水平方向成45°，光纖16b豎直放置；同心規(guī)12配合安裝于支架7上的孔中，第一平面反光鏡3與第二平面反光鏡6分別吸附于支架兩臂的外側(cè)，第一平面反光鏡3與同心規(guī)12端面膠合，第一保持架4和第二保持架5分別吸附于支架兩臂的內(nèi)側(cè)；光管ccd攝像機(jī)15安裝于光管16遠(yuǎn)離支架7的一端，光管16與側(cè)邊ccd攝像機(jī)8分別位于支架7的兩側(cè)；頂端ccd攝像機(jī)1位于支架7正上方；頂端ccd攝像機(jī)1、側(cè)邊ccd攝像機(jī)8、光管ccd攝像機(jī)15三者的輸出與計(jì)算機(jī)17相連接；計(jì)算機(jī)通過(guò)軟件將三個(gè)ccd攝像機(jī)中得到的圖像進(jìn)行分析處理后得出相應(yīng)的測(cè)量值。

上述所述的一種全站儀支架精度影像檢測(cè)的裝置，其特征在于所述透鏡16c為凸透鏡。

上述所述的一種全站儀支架精度影像檢測(cè)的裝置，其特征在于所述支撐架2和第一連接桿18將頂端ccd攝像機(jī)1固定于底座10；短支撐架9和第二連接桿19將側(cè)邊ccd攝像機(jī)8固定于底座；支撐柱13和螺釘螺母組件14將光管固定于底座10；基座11具有腳螺旋，通過(guò)調(diào)節(jié)腳螺旋能調(diào)節(jié)基座11水平角度。

上述所述的一種全站儀支架精度影像檢測(cè)的裝置，其特征在于所述光纖16b、光管ccd攝像機(jī)15位于透鏡16c的焦點(diǎn)上。光纖16b發(fā)出的光經(jīng)棱鏡16a反射后進(jìn)入透鏡16c，透鏡16c使光變成平行光。

上述所述的一種全站儀支架精度影像檢測(cè)的裝置，其特征在于所述光管16的軸線(xiàn)、透鏡16c的軸線(xiàn)、光管ccd攝像機(jī)15的軸線(xiàn)、側(cè)邊ccd攝像機(jī)8的軸線(xiàn)、第一保持架4的軸線(xiàn)、第二保持架5的軸線(xiàn)是重合的。

上述所述的一種全站儀支架精度影像檢測(cè)的裝置，其特征在于所述頂端ccd攝像機(jī)1的接收光的部件的軸線(xiàn)是與支架7的軸線(xiàn)重合的。

上述所述的一種全站儀支架精度影像檢測(cè)的裝置，其特征在于所述同心規(guī)12的一個(gè)端面與平面反光鏡3膠合，并與待檢測(cè)支架7橫軸定位孔配合；同心規(guī)12的另一個(gè)端面伸入支架7橫軸另一孔中，使端面外徑與支架7橫軸另一孔的內(nèi)徑形成圓環(huán)狀。

上述所述的一種全站儀支架精度影像檢測(cè)的裝置，其特征在于所述位于頂端ccd攝像機(jī)1正下方的區(qū)域有反光圓。

本發(fā)明還提供了一種使用全站儀支架精度影像檢測(cè)的裝置檢測(cè)精度的方法，包含以下步驟：

步驟一、將待檢測(cè)支架7裝于基座11中，同時(shí)支架7能沿其旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)自由轉(zhuǎn)動(dòng)；

步驟二、將第一平面反光鏡3、第一保持架4、第二保持架5、第二平面反光鏡6，同心規(guī)12裝于待檢支架7的兩臂，裝夾時(shí)第一平面反光鏡3和第二平面反光鏡6的定位面需與待檢測(cè)支架7的端面完全貼合，同心規(guī)12裝于待檢支架7的兩孔中；

步驟三、打開(kāi)計(jì)算機(jī)17及光管ccd攝像機(jī)15，使光纖16b發(fā)出的光經(jīng)過(guò)第一平面反光鏡3、第二平面反光鏡6反射后能在光管ccd攝像機(jī)15中心區(qū)域呈清晰像，旋轉(zhuǎn)待檢測(cè)支架7180°，在光管ccd攝像機(jī)15中心區(qū)域再次呈兩個(gè)清晰像，前后共得到四個(gè)光斑，計(jì)算機(jī)17讀取四個(gè)光斑圓心坐標(biāo)依次為（x1，y1），（x2，y2），（x3，y3），（x4，y4），并以max[|x1-x2|，|y1-y2|，|x3-x4|，|y3-y4|]作為平行度值，以max[|x1-x3|/2，|y1-y3|/2，|x2-x4|/2，|y2-y4|/2]作為垂直度值；

光照到第一平面反光鏡3時(shí)部分光反射回去形成第一光斑，部分頭透過(guò)第一平面反光鏡3，到達(dá)第二平面反光鏡6反射回去形成第二光斑，轉(zhuǎn)180度后，得第三及第四光班；

步驟四、關(guān)閉光管ccd攝像機(jī)15，打開(kāi)頂端ccd攝像機(jī)1，通過(guò)旋轉(zhuǎn)支架7180°，采集同心規(guī)12上的反光圓前后兩次在頂端ccd攝像機(jī)1上的像坐標(biāo)為（x5，y5），（x6，y6），計(jì)算機(jī)17通過(guò)測(cè)量計(jì)算出待檢支架7的中心距；

步驟五、關(guān)閉頂端ccd攝像機(jī)1，打開(kāi)側(cè)邊ccd攝像機(jī)8，同心規(guī)圓形端面與支架豎軸孔將在側(cè)邊ccd攝像機(jī)8中形成圓環(huán)狀光斑，通過(guò)圓環(huán)內(nèi)外圓圓心距離，計(jì)算出支架7的同軸度。

上述所述的一種全站儀支架精度影像檢測(cè)的裝置檢測(cè)精度的方法，其特征在于打開(kāi)、關(guān)閉ccd攝像機(jī)的過(guò)程由計(jì)算機(jī)17上的控制軟件完成，無(wú)需復(fù)雜手動(dòng)操作。

上述所述的一種使用全站儀支架精度影像檢測(cè)的裝置檢測(cè)精度的方法，其特征在于頂端ccd攝像機(jī)1和ccd攝像機(jī)8都帶有環(huán)形燈，能為反射成像提供原始光源。

上述所述的一種使用全站儀支架精度影像檢測(cè)的裝置檢測(cè)精度的方法，其特征在于環(huán)形燈與頂端ccd攝像機(jī)1和ccd攝像機(jī)8不直接或間接接觸。

與廠(chǎng)家現(xiàn)有的借助多種工具手工、目視檢測(cè)法相比，本發(fā)明借助影像檢測(cè)手段、無(wú)需輔助工具，單人便能完成支架精度垂直度、平行度、同軸度和中心距的測(cè)量，穩(wěn)定性和測(cè)量精度都達(dá)到了“μ”級(jí)，效率較現(xiàn)有方法提高了3倍多，很大程度提升了工人工作積極性。同時(shí)對(duì)全站儀自身測(cè)量精度的提升，對(duì)整個(gè)全站儀測(cè)量領(lǐng)域都有很大影響。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明檢測(cè)裝置的正視圖。

圖2為本發(fā)明檢測(cè)裝置的俯視圖。

圖3為圖1中a框的放大圖。

圖4為圖1中b框的放大圖。

圖5為本發(fā)明中檢測(cè)裝置檢測(cè)過(guò)程框圖。

圖6為本發(fā)明中平行光管的光路原理示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域人員能更準(zhǔn)確地理解本發(fā)明以及更好地實(shí)施本發(fā)明，下面結(jié)合附圖對(duì)于附圖標(biāo)記作詳細(xì)說(shuō)明，附圖中附圖標(biāo)記對(duì)應(yīng)的部件名稱(chēng)如下：

1—頂端ccd攝像機(jī)，2—支撐架，3—第一平面反光鏡，4—第一保持架，5—第二保持架，6—第二平面反光鏡，7—支架，8—側(cè)邊ccd攝像機(jī)，9—短支撐架，10—底座，11—基座，12—同心規(guī)，13—支撐柱，14—螺母螺釘組件，15—光管ccd攝像機(jī)，16—光管，16a—直角棱鏡，16b—光纖，16c—透鏡，17—計(jì)算機(jī)，18—第一連接桿，19—第二連接桿。

請(qǐng)見(jiàn)圖1至圖4、圖6，一種全站儀支架精度影像檢測(cè)的裝置，包含有：頂端ccd攝像機(jī)1、第一平面反光鏡3、第一保持架4、第二保持架5、第二平面反光鏡6、支架7、側(cè)邊ccd攝像機(jī)8、底座10，基座11，同心規(guī)12，光管ccd攝像機(jī)15，光管16，計(jì)算機(jī)17；光管16內(nèi)具有位于光管16后端的直角棱鏡16a、位于光管16前端的透鏡16c、位于直角棱鏡16a與透鏡16c之間的光纖16b，光管16水平放置，直角棱鏡16a的斜邊與水平方向成45°，光纖16b豎直放置；同心規(guī)12配合安裝于支架7上的孔中，第一平面反光鏡3與第二平面反光鏡6分別吸附于支架兩臂的外側(cè)，第一平面反光鏡3與同心規(guī)12端面膠合，第一保持架4和第二保持架5分別吸附于支架兩臂的內(nèi)側(cè)；光管ccd攝像機(jī)15安裝于光管16遠(yuǎn)離支架7的一端，光管16與側(cè)邊ccd攝像機(jī)8分別位于支架7的兩側(cè)；頂端ccd攝像機(jī)1位于支架7正上方；頂端ccd攝像機(jī)1、側(cè)邊ccd攝像機(jī)8、光管ccd攝像機(jī)15三者的輸出與計(jì)算機(jī)17相連接；計(jì)算機(jī)通過(guò)軟件將三個(gè)ccd攝像機(jī)中得到的圖像進(jìn)行分析處理后得出相應(yīng)的測(cè)量值。

上述所述的一種全站儀支架精度影像檢測(cè)的裝置，其特征在于所述透鏡16c為凸透鏡。

上述所述的一種全站儀支架精度影像檢測(cè)的裝置，其特征在于所述支撐架2和第一連接桿18將頂端ccd攝像機(jī)1固定于底座10；短支撐架9和第二連接桿19將側(cè)邊ccd攝像機(jī)8固定于底座；支撐柱13和螺釘螺母組件14將光管固定于底座10；基座11具有腳螺旋，通過(guò)調(diào)節(jié)腳螺旋能調(diào)節(jié)基座11水平角度。

上述所述的一種全站儀支架精度影像檢測(cè)的裝置，其特征在于所述光纖16b、光管ccd攝像機(jī)15位于透鏡16c的焦點(diǎn)上。光纖16b發(fā)出的光經(jīng)棱鏡16a反射后進(jìn)入透鏡16c，透鏡16c使光變成平行光。

請(qǐng)見(jiàn)圖6，虛線(xiàn)為光路，光管ccd攝像機(jī)的接收頭或接收屏與光纖頭位于透鏡16c的焦點(diǎn)處，直角棱鏡的斜邊鍍了膜，這層鍍膜有半透過(guò)半反射的作用，即光既可以在這個(gè)斜面上反射也可以透射過(guò)去，圖中透鏡右邊的光及出去的光都是平行光；圖中對(duì)于透鐿的焦距f0也作了標(biāo)注。

上述所述的一種全站儀支架精度影像檢測(cè)的裝置，其特征在于所述光管16的軸線(xiàn)、透鏡16c的軸線(xiàn)、光管ccd攝像機(jī)15的軸線(xiàn)、側(cè)邊ccd攝像機(jī)8的軸線(xiàn)、第一保持架4的軸線(xiàn)、第二保持架5的軸線(xiàn)是重合的。當(dāng)然，作為較易實(shí)施的技術(shù)方案，只要保證轉(zhuǎn)一圈的過(guò)程中，反射回去的像都能呈現(xiàn)在光管ccd攝像機(jī)中即可。

上述所述的一種全站儀支架精度影像檢測(cè)的裝置，其特征在于所述頂端ccd攝像機(jī)1的接收光的部件的軸線(xiàn)是與支架7的軸線(xiàn)重合的。當(dāng)然，作為較易實(shí)施的技術(shù)方案，只要保證轉(zhuǎn)一圈的過(guò)程中，反射回去的像都能呈現(xiàn)在頂端ccd攝像機(jī)中即可。

圖5展示了本發(fā)明的原理，結(jié)合圖1至圖4及圖6，本發(fā)明提供了一種使用全站儀支架精度影像檢測(cè)的裝置檢測(cè)精度的方法，其采用了上述所述的全站儀支架精度影像檢測(cè)的裝置；所述檢測(cè)方法包含以下步驟：

步驟一、將待檢測(cè)支架7裝于基座11中，同時(shí)支架7能沿其旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)自由轉(zhuǎn)動(dòng)；

步驟二、將第一平面反光鏡3、第一保持架4、第二保持架5、第二平面反光鏡6，同心規(guī)12裝于待檢支架7的兩臂，裝夾時(shí)第一平面反光鏡3和第二平面反光鏡6的定位面需與待檢測(cè)支架7的端面完全貼合，同心規(guī)12裝于待檢支架7的兩孔中；

步驟三、打開(kāi)計(jì)算機(jī)17及光管ccd攝像機(jī)15，使光纖16b發(fā)出的光經(jīng)過(guò)第一平面反光鏡3、第二平面反光鏡6反射后能在光管ccd攝像機(jī)15中心區(qū)域呈清晰像，旋轉(zhuǎn)待檢測(cè)支架7180°，在光管ccd攝像機(jī)15中心區(qū)域再次呈兩個(gè)清晰像，前后共得到四個(gè)光斑，計(jì)算機(jī)17讀取四個(gè)光斑圓心坐標(biāo)依次為（x1，y1），（x2，y2），（x3，y3），（x4，y4），并以max[|x1-x2|，|y1-y2|，|x3-x4|，|y3-y4|]作為平行度值，以max[|x1-x3|/2，|y1-y3|/2，|x2-x4|/2，|y2-y4|/2]作為垂直度值；

光照到第一平面反光鏡3時(shí)部分光反射回去形成第一光斑，部分頭透過(guò)第一平面反光鏡3，到達(dá)第二平面反光鏡6反射回去形成第二光斑，轉(zhuǎn)180度后，得第三及第四光班；

步驟四、關(guān)閉光管ccd攝像機(jī)15，打開(kāi)頂端ccd攝像機(jī)1，通過(guò)旋轉(zhuǎn)支架7180°，采集同心規(guī)12上的反光圓前后兩次在頂端ccd攝像機(jī)1上的像坐標(biāo)為（x5，y5），（x6，y6），計(jì)算機(jī)17通過(guò)測(cè)量計(jì)算出待檢支架7的中心距；

步驟五、關(guān)閉頂端ccd攝像機(jī)1，打開(kāi)側(cè)邊ccd攝像機(jī)8，同心規(guī)圓形端面與支架豎軸孔將在側(cè)邊ccd攝像機(jī)8中形成圓環(huán)狀光斑，通過(guò)圓環(huán)內(nèi)外圓圓心距離，計(jì)算出支架7的同軸度。

實(shí)施過(guò)程中打開(kāi)、關(guān)閉ccd攝像機(jī)的過(guò)程由計(jì)算機(jī)17上的控制軟件完成，無(wú)需復(fù)雜手動(dòng)操作。

以上所述的一種使用全站儀支架精度影像檢測(cè)的裝置檢測(cè)精度的方法，其特征在于頂端ccd攝像機(jī)1和側(cè)邊ccd攝像機(jī)8都帶有環(huán)形燈，能為反射成像提供原始光源。

以上所述的一種使用全站儀支架精度影像檢測(cè)的裝置檢測(cè)精度的方法，其特征在于環(huán)形燈與頂端ccd攝像機(jī)1和側(cè)邊ccd攝像機(jī)8不直接或間接接觸。

通過(guò)對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的公開(kāi)介紹，本領(lǐng)域的其他技術(shù)人員可根據(jù)本發(fā)明技術(shù)的工作原理發(fā)展出其他實(shí)施例，因此本發(fā)明不局限于本文所示的實(shí)施例中，而是符合本文所公開(kāi)原理的最大范圍。