一種重合度測量裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種重合度精確測量的重合度測量裝置。它在鏡筒上方固定激光器安裝座，大功率半導(dǎo)體激光器安裝在激光器安裝座上；在鏡筒的前端、后端分別設(shè)置物鏡前組、物鏡后組；在物鏡前組前方固定有激光器折轉(zhuǎn)光管，在激光器折轉(zhuǎn)光管上安裝有三棱鏡Ⅰ、三棱鏡Ⅱ；在物鏡后組后方依次設(shè)置分光棱鏡Ⅰ、分光棱鏡Ⅱ和目鏡，在分光棱鏡Ⅰ上方設(shè)置光電轉(zhuǎn)換元件；在分光棱鏡Ⅱ下方設(shè)置LED或小功率半導(dǎo)體激光器；準(zhǔn)直分劃板設(shè)置在LED或小功率半導(dǎo)體激光器出光口前，目鏡分劃板設(shè)置在目鏡前。本實(shí)用新型能夠?qū)崿F(xiàn)測量距離至2000m的重合度精確測量，并能消減遠(yuǎn)距離、野外環(huán)境條件下環(huán)境光的干擾，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離動(dòng)態(tài)條件下雙向角度的自動(dòng)跟蹤與測量。
【專利說明】一種重合度測量裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及幾何量測試計(jì)量【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種重合度測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在進(jìn)行角度測量時(shí)，“重合” 一般是指經(jīng)緯儀望遠(yuǎn)鏡目鏡分劃板和被測目標(biāo)(通常為標(biāo)桿或燈標(biāo))對(duì)準(zhǔn)，在近距離靜態(tài)測量時(shí)，這是容易實(shí)現(xiàn)的。但當(dāng)目標(biāo)點(diǎn)相對(duì)于測量點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，或兩點(diǎn)都在運(yùn)動(dòng)時(shí)，經(jīng)緯儀則很難再瞄準(zhǔn)目標(biāo)。動(dòng)態(tài)、遠(yuǎn)距離、野外環(huán)境條件下的重合度測量，要解決遠(yuǎn)距離動(dòng)態(tài)對(duì)準(zhǔn)，防止環(huán)境光的干擾，因而是角度測量技術(shù)的難題，但又是航天、船舶大型試驗(yàn)時(shí)的測量關(guān)鍵。
[0003]目前尚無遠(yuǎn)距離、動(dòng)態(tài)、野外環(huán)境條件下重合度測量的儀器設(shè)備，因此，首先需研制關(guān)鍵部件，使其具有遠(yuǎn)距離、動(dòng)態(tài)重合度測量功能，并能消減野外環(huán)境光干擾，在此基礎(chǔ)上再增加雙向測角與伺服跟蹤功能，成為跟蹤經(jīng)緯儀，為跟蹤經(jīng)緯儀的研制奠定基礎(chǔ)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)測量距離至2000m的重合度精確測量的重合度測量裝置。
[0005]實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)方案:一種重合度測量裝置，其包括鏡筒，在鏡筒上方固定激光器安裝座，大功率半導(dǎo)體激光器安裝在激光器安裝座上；在鏡筒的前端、后端分別設(shè)置物鏡前組、物鏡后組；在物鏡前組前方固定有激光器折轉(zhuǎn)光管，在激光器折轉(zhuǎn)光管上安裝有三棱鏡1、三棱鏡II ;三棱鏡I的中心線與大功率半導(dǎo)體激光器的出光口光軸重合，三棱鏡II的中心線與鏡筒中心線重合；在物鏡后組后方依次設(shè)置分光棱鏡1、分光棱鏡II和目鏡，分光棱鏡1、分光棱鏡II和目鏡的中心線重合；在分光棱鏡I上方設(shè)置光電轉(zhuǎn)換兀件；在分光棱鏡II下方設(shè)置LED·或小功率半導(dǎo)體激光器；準(zhǔn)直分劃板設(shè)置在LED或小功率半導(dǎo)體激光器出光口前，目鏡分劃板設(shè)置在目鏡前；
[0006]中距離、遠(yuǎn)距離測量時(shí)，大功率半導(dǎo)體激光器作為光源，大功率半導(dǎo)體激光器發(fā)出的出射光經(jīng)過三棱鏡I反射、折轉(zhuǎn)90°，再由三棱鏡II射向反光器件；由反光器件反射形成的反射光經(jīng)物鏡前組、物鏡后組進(jìn)入分光棱鏡I，其中一部分光束被反射至光電轉(zhuǎn)換元件的光敏面上轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，另一部分光束透過分光棱鏡II至目鏡，用于觀測者目視觀察；
[0007]近距離測量時(shí)，LED或小功率半導(dǎo)體激光器作為光源，LED或小功率半導(dǎo)體激光器發(fā)出的出射光通過準(zhǔn)直分劃板，再由分光棱鏡II反射、分光棱鏡I透射，向物鏡前組方向射向反光器件；由反光器件反射形成的反射光經(jīng)物鏡前組、物鏡后組進(jìn)入分光棱鏡I，其中一部分光束被反射至光電轉(zhuǎn)換元件的光敏面上轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，另一部分光束透過分光棱鏡II至目鏡，用于觀測者目視觀察。
[0008]如上所述的一種重合度測量裝置，其所述的近距離測量為O~15m，反光器件采用平面鏡或三棱鏡；所述的中距離測量為16~IOOm ;反光器件采用三棱鏡；所述的遠(yuǎn)距離測量為101?2000m ;反光器件采用角錐棱鏡。
[0009]如上所述的一種重合度測量裝置，其所述的大功率半導(dǎo)體激光器的功率大于50mW，發(fā)出的出射光從出光口處出射，光斑直徑<5mm，出射光為發(fā)散角為0.5?2mrad。
[0010]如上所述的一種重合度測量裝置，其所述的準(zhǔn)直分劃板、光電轉(zhuǎn)換元件與目鏡分劃板的安裝位置共軛，并都處于光路焦面上。
[0011]如上所述的一種重合度測量裝置，其所述的光電轉(zhuǎn)換元件為PSD或(XD。
[0012]本實(shí)用新型的效果在于:本實(shí)用新型所述的重合度測量裝置，其滿足航天、船舶工業(yè)等大型試驗(yàn)中對(duì)動(dòng)態(tài)重合度的特殊測量需要，能夠?qū)崿F(xiàn)測量距離至2000m的重合度精確測量，并能消減遠(yuǎn)距離、野外環(huán)境條件下環(huán)境光的干擾，所產(chǎn)生的微小角度值信號(hào)，可作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)，與伺服跟蹤及測角系統(tǒng)配合，制成跟蹤經(jīng)緯儀，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離動(dòng)態(tài)條件下雙向角度的自動(dòng)跟蹤與測量。白天強(qiáng)陽光下，測量距離1000m，本裝置可正常工作，能有效地抑制強(qiáng)陽光的干擾；經(jīng)在IOOOm測量距離進(jìn)行靜態(tài)準(zhǔn)確度試驗(yàn)，本裝置測量值的標(biāo)準(zhǔn)偏差σ =
1.9"，證明本裝置的方案可行，測量結(jié)果具有較高的準(zhǔn)確度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型所述的一種重合度測量裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖中:1_大功率半導(dǎo)體激光器；2_激光器安裝座；3_光電轉(zhuǎn)換元件；4_分光棱鏡
II;5-目鏡分劃板；6-目鏡；7_準(zhǔn)直分劃板；8-LED或小功率半導(dǎo)體激光器；9_分光棱鏡I ;10-物鏡后組；11-三棱鏡II ;12-物鏡前組；13-三棱鏡I ; 14-激光器折轉(zhuǎn)光管；15-鏡筒；16_出光口。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型所述的重合度測量裝置作進(jìn)一步描述。
[0016]如圖1所示，本實(shí)用新型所述的重合度測量裝置是一種光管望遠(yuǎn)系統(tǒng)，其包括鏡筒15，在鏡筒15上方固定激光器安裝座2，大功率半導(dǎo)體激光器I安裝在激光器安裝座2上；在鏡筒15的前端、后端分別設(shè)置物鏡前組12、物鏡后組10。
[0017]在物鏡前組12前方固定有激光器折轉(zhuǎn)光管14，在激光器折轉(zhuǎn)光管14上安裝有三棱鏡I 13、三棱鏡II 11 ;三棱鏡I 13的中心線與大功率半導(dǎo)體激光器I的出光口光軸重合，三棱鏡II 11的中心線與鏡筒15中心線重合。在物鏡后組10后方依次設(shè)置分光棱鏡I 9、分光棱鏡II 4和目鏡6,分光棱鏡I 9、分光棱鏡II 4和目鏡6的中心線重合；在分光棱鏡I 9上方設(shè)置光電轉(zhuǎn)換兀件3 ;在分光棱鏡II 4下方設(shè)置LED或小功率半導(dǎo)體激光器8 ;準(zhǔn)直分劃板7設(shè)置在LED或小功率半導(dǎo)體激光器8出光口前，目鏡分劃板5設(shè)置在目鏡6前。
[0018]中距離、遠(yuǎn)距離測量時(shí)，大功率半導(dǎo)體激光器I作為光源，大功率半導(dǎo)體激光器I發(fā)出的出射光經(jīng)過三棱鏡I 13反射、折轉(zhuǎn)90°，再由三棱鏡II 11射向反光器件；由反光器件反射形成的反射光經(jīng)物鏡前組12、物鏡后組10進(jìn)入分光棱鏡I 9，其中一部分光束被反射至光電轉(zhuǎn)換元件3的光敏面上轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，另一部分光束透過分光棱鏡II 4至目鏡6，用于觀測者目視觀察。所述的中距離測量為16?IOOm ;反光器件采用三棱鏡；所述的遠(yuǎn)距離測量為101?2000m ;反光器件采用角錐棱鏡。[0019]近距離測量時(shí)，LED或小功率半導(dǎo)體激光器8作為光源，LED或小功率半導(dǎo)體激光器8發(fā)出的出射光通過準(zhǔn)直分劃板7,再由分光棱鏡II 4反射、分光棱鏡I 9透射，向物鏡前組12方向射向反光器件；由反光器件反射形成的反射光經(jīng)物鏡前組12、物鏡后組10進(jìn)入分光棱鏡I 9，其中一部分光束被反射至光電轉(zhuǎn)換元件3的光敏面上轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，另一部分光束透過分光棱鏡II 4至目鏡6，用于觀測者目視觀察。所述的近距離測量為O?15m，反光器件采用平面鏡或三棱鏡。
[0020]上述的大功率半導(dǎo)體激光器I的功率大于50mW，發(fā)出的出射光從出光口 16處出射，光斑直徑<5mm,出射光為發(fā)散角為0.5?2mrad。準(zhǔn)直分劃板7、光電轉(zhuǎn)換兀件3與目鏡分劃板5的安裝位置共軛，并都處于光路焦面上。光電轉(zhuǎn)換元件3為PSD或(XD。
[0021]本實(shí)用新型所述的重合度測量裝置:(1)為滿足遠(yuǎn)距離重合度測量要求，裝置使用50mW以上，具有較大功率的半導(dǎo)體激光器作為遠(yuǎn)距離測量時(shí)的光源，將激光器安裝于鏡筒上方，解決了激光器功率大，需要良好散熱，體積大，無法安裝于光路系統(tǒng)內(nèi)部的問題；
(2)激光器折轉(zhuǎn)光管的使用，使激光器發(fā)出的光束由鏡筒上方平移至物鏡前，并始終保持出射光束與主光軸的重合，解決了激光器出射光與主光軸之間存在高度差的問題；(3)裝置除了具有遠(yuǎn)距離測量功能外，還可進(jìn)行近距離自準(zhǔn)直測量，擴(kuò)展了裝置的應(yīng)用范圍；(4)操作者可通過目鏡觀測目標(biāo)，方便了人員測量與調(diào)試。
【權(quán)利要求】
1.一種重合度測量裝置，其特征在于:該裝置包括鏡筒(15)，在鏡筒(15)上方固定激光器安裝座(2)，大功率半導(dǎo)體激光器(I)安裝在激光器安裝座(2)上；在鏡筒(15)的前端、后端分別設(shè)置物鏡前組(12)、物鏡后組(10)； 在物鏡前組(12)前方固定有激光器折轉(zhuǎn)光管(14)，在激光器折轉(zhuǎn)光管(14)上安裝有三棱鏡I (13)、三棱鏡II (11);三棱鏡I (13)的中心線與大功率半導(dǎo)體激光器(I)的出光口光軸重合，三棱鏡II (11)的中心線與鏡筒(15)中心線重合； 在物鏡后組(10)后方依次設(shè)置分光棱鏡I (9)、分光棱鏡II (4)和目鏡(6),分光棱鏡I(9)、分光棱鏡II (4)和目鏡(6)的中心線重合；在分光棱鏡I (9)上方設(shè)置光電轉(zhuǎn)換兀件(3);在分光棱鏡II (4)下方設(shè)置LED或小功率半導(dǎo)體激光器(8);準(zhǔn)直分劃板(7)設(shè)置在LED或小功率半導(dǎo)體激光器(8)出光口前，目鏡分劃板(5)設(shè)置在目鏡(6)前。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種重合度測量裝置，其特征在于:中距離、遠(yuǎn)距離測量時(shí)，大功率半導(dǎo)體激光器(I)作為光源，大功率半導(dǎo)體激光器(I)發(fā)出的出射光經(jīng)過三棱鏡I(13)反射、折轉(zhuǎn)90°，再由三棱鏡II (11)射向反光器件；由反光器件反射形成的反射光經(jīng)物鏡前組(12)、物鏡后組(10)進(jìn)入分光棱鏡I (9)，其中一部分光束被反射至光電轉(zhuǎn)換元件(3)的光敏面上轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，另一部分光束透過分光棱鏡II (4)至目鏡(6)，用于觀測者目視觀察。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種重合度測量裝置，其特征在于:所述的中距離測量為16?IOOm ;反光器件采用三棱鏡；所述的遠(yuǎn)距離測量為101?2000m ;反光器件采用角錐棱鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種重合度測量裝置，其特征在于:近距離測量時(shí)，LED或小功率半導(dǎo)體激光器(8)作為光源，LED或小功率半導(dǎo)體激光器(8)發(fā)出的出射光通過準(zhǔn)直分劃板(7),再由分光棱鏡II (4)反射、分光棱鏡I (9)透射，向物鏡前組(12)方向射向反光器件；由反光器件反射形成的反射光經(jīng)物鏡前組(12)、物鏡后組(10)進(jìn)入分光棱鏡I (9)，其中一部分光束被反射至光電轉(zhuǎn)換元件(3)的光敏面上轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，另一部分光束透過分光棱鏡II (4 )至目鏡(6 )，用于觀測者目視觀察。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種重合度測量裝置，其特征在于:所述的近距離測量為O?15m,反光器件米用平面鏡或三棱鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或4所述的一種重合度測量裝置，其特征在于:所述的大功率半導(dǎo)體激光器(I)的功率大于50mW，發(fā)出的出射光從出光口( 16)處出射，光斑直徑〈5_，出射光為發(fā)散角為0.5?2mrad，所述的小功率半導(dǎo)體激光器的功率小于30mW。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或4所述的一種重合度測量裝置，其特征在于:所述的準(zhǔn)直分劃板(7)、光電轉(zhuǎn)換元件(3)與目鏡分劃板(5)的安裝位置共軛，并都處于光路焦面上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2或4所述的一種重合度測量裝置，其特征在于:所述的光電轉(zhuǎn)換元件(3)為PSD或CCD。
【文檔編號(hào)】G01C1/02GK203464927SQ201320558034
【公開日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月9日
【發(fā)明者】商秋芳, 周玉堂, 王震, 張俊杰, 李永剛, 張忠武 申請(qǐng)人:北京航天計(jì)量測試技術(shù)研究所, 中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院