本發(fā)明涉及一種全站儀支架精度影像檢測的裝置和方法，適用于檢測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）、三維坐標等測量功能于一體的測繪儀器系統(tǒng)，幾乎可以用在所有的測量領(lǐng)域，特別是大型建筑和地下隧道施工等精密工程測量或變形監(jiān)測領(lǐng)域。支架作為全站儀的重要組件，對全站儀測量的穩(wěn)定性和精確性有重大影響。隨著社會的發(fā)展，全站儀測量精度的要求越來越高，這就對支架的加工精度要求也越來越高。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橫軸的旋轉(zhuǎn)面需與支架水平旋轉(zhuǎn)面垂直。

目前廠家對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)軸線中心距精度的檢測，每項精度指標需不同工具依次檢測，存在工序繁瑣，手段復(fù)雜，效率低，成本高，產(chǎn)能低，測量結(jié)果的準確性、重復(fù)性差等弊端。檢測工作對工人視力要求高，長時間的工作對工人的身心造成傷害。由于當下對全站儀產(chǎn)能和精度的要求越來越高，現(xiàn)有檢測方法已經(jīng)不能滿足需求。

技術(shù)實現(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的裝置和方法，以提高支架精度檢測的效率和準確性，降低工人工作強度，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的裝置，包含有：頂端ccd攝像機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8、底座10，基座11，同心規(guī)12，光管ccd攝像機15，光管16，計算機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15安裝于光管16遠離支架7的一端，光管16與側(cè)邊ccd攝像機8分別位于支架7的兩側(cè)；頂端ccd攝像機1位于支架7正上方；頂端ccd攝像機1、側(cè)邊ccd攝像機8、光管ccd攝像機15三者的輸出與計算機17相連接；計算機通過軟件將三個ccd攝像機中得到的圖像進行分析處理后得出相應(yīng)的測量值。

上述所述的一種全站儀支架精度影像檢測的裝置，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的裝置，其特征在于所述光纖16b、光管ccd攝像機15位于透鏡16c的焦點上。光纖16b發(fā)出的光經(jīng)棱鏡16a反射后進入透鏡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的裝置，其特征在于所述光管16的軸線、透鏡16c的軸線、光管ccd攝像機15的軸線、側(cè)邊ccd攝像機8的軸線、第一保持架4的軸線、第二保持架5的軸線是重合的。

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

上述所述的一種全站儀支架精度影像檢測的裝置，其特征在于所述同心規(guī)12的一個端面與平面反光鏡3膠合，并與待檢測支架7橫軸定位孔配合；同心規(guī)12的另一個端面伸入支架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的裝置，其特征在于所述位于頂端ccd攝像機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的裝置檢測精度的方法，包含以下步驟：

步驟一、將待檢測支架7裝于基座11中，同時支架7能沿其旋轉(zhuǎn)軸線自由轉(zhuǎn)動；

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、打開計算機17及光管ccd攝像機15，使光纖16b發(fā)出的光經(jīng)過第一平面反光鏡3、第二平面反光鏡6反射后能在光管ccd攝像機15中心區(qū)域呈清晰像，旋轉(zhuǎn)待檢測支架7180°，在光管ccd攝像機15中心區(qū)域再次呈兩個清晰像，前后共得到四個光斑，計算機17讀取四個光斑圓心坐標依次為（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時部分光反射回去形成第一光斑，部分頭透過第一平面反光鏡3，到達第二平面反光鏡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15，打開頂端ccd攝像機1，通過旋轉(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1上的像坐標為（x5，y5），（x6，y6），計算機17通過測量計算出待檢支架7的中心距；

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

上述所述的一種全站儀支架精度影像檢測的裝置檢測精度的方法，其特征在于打開、關(guān)閉ccd攝像機的過程由計算機17上的控制軟件完成，無需復(fù)雜手動操作。

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

與廠家現(xiàn)有的借助多種工具手工、目視檢測法相比，本發(fā)明借助影像檢測手段、無需輔助工具，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量，穩(wěn)定性和測量精度都達到了“μ”級，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。同時對全站儀自身測量精度的提升，對整個全站儀測量領(lǐng)域都有很大影響。

附圖說明

圖1為本發(fā)明檢測裝置的正視圖。

圖2為本發(fā)明檢測裝置的俯視圖。

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)明中檢測裝置檢測過程框圖。

圖6為本發(fā)明中平行光管的光路原理示意圖。

具體實施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域人員能更準確地理解本發(fā)明以及更好地實施本發(fā)明，下面結(jié)合附圖對于附圖標記作詳細說明，附圖中附圖標記對應(yīng)的部件名稱如下：

1—頂端ccd攝像機，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，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，16—光管，16a—直角棱鏡，16b—光纖，16c—透鏡，17—計算機，18—第一連接桿，19—第二連接桿。

請見圖1至圖4、圖6，一種全站儀支架精度影像檢測的裝置，包含有：頂端ccd攝像機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8、底座10，基座11，同心規(guī)12，光管ccd攝像機15，光管16，計算機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15安裝于光管16遠離支架7的一端，光管16與側(cè)邊ccd攝像機8分別位于支架7的兩側(cè)；頂端ccd攝像機1位于支架7正上方；頂端ccd攝像機1、側(cè)邊ccd攝像機8、光管ccd攝像機15三者的輸出與計算機17相連接；計算機通過軟件將三個ccd攝像機中得到的圖像進行分析處理后得出相應(yīng)的測量值。

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

請見圖6，虛線為光路，光管ccd攝像機的接收頭或接收屏與光纖頭位于透鏡16c的焦點處，直角棱鏡的斜邊鍍了膜，這層鍍膜有半透過半反射的作用，即光既可以在這個斜面上反射也可以透射過去，圖中透鏡右邊的光及出去的光都是平行光；圖中對于透鐿的焦距f0也作了標注。

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

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

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的裝置檢測精度的方法，其采用了上述所述的全站儀支架精度影像檢測的裝置；所述檢測方法包含以下步驟：

步驟一、將待檢測支架7裝于基座11中，同時支架7能沿其旋轉(zhuǎn)軸線自由轉(zhuǎn)動；

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、打開計算機17及光管ccd攝像機15，使光纖16b發(fā)出的光經(jīng)過第一平面反光鏡3、第二平面反光鏡6反射后能在光管ccd攝像機15中心區(qū)域呈清晰像，旋轉(zhuǎn)待檢測支架7180°，在光管ccd攝像機15中心區(qū)域再次呈兩個清晰像，前后共得到四個光斑，計算機17讀取四個光斑圓心坐標依次為（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時部分光反射回去形成第一光斑，部分頭透過第一平面反光鏡3，到達第二平面反光鏡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15，打開頂端ccd攝像機1，通過旋轉(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1上的像坐標為（x5，y5），（x6，y6），計算機17通過測量計算出待檢支架7的中心距；

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

實施過程中打開、關(guān)閉ccd攝像機的過程由計算機17上的控制軟件完成，無需復(fù)雜手動操作。

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

通過對本發(fā)明實施例的公開介紹，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)展出其他實施例，因此本發(fā)明不局限于本文所示的實施例中，而是符合本文所公開原理的最大范圍。