一種望遠鏡與雷射同軸測量系統的製作方法

2023-06-03 10:53:16 1

專利名稱：一種望遠鏡與雷射同軸測量系統的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於光學和雷射測量技術領域，具體涉及ー種望遠鏡與雷射同軸測量系統。
背景技術：
由於雷射強度大、方向性好，應用雷射光束作為測量的基準軸線，成為了目前研究的熱點。雷射經緯儀、雷射水準儀等產品廣泛應用於工程施工、建築裝潢、機械安裝等場合，以雷射光束為基準，提供諸如直線度、同軸度、平面度、平行度、垂直度等幾何量的檢測、放樣、定線、定位等。已公告的專利「雷射電子經緯儀分光光路系統」(ZL 200620026076. 2)的方案如附
圖I所示，將雷射光束導入到望遠鏡光學系統的分劃板與調焦鏡組之間，雷射束需要通過調焦鏡和物鏡，然後從望遠鏡筒出射。該方案的缺點調焦鏡在連續調焦運動後，會有光軸的指向性變化問題，通常為3"。當雷射光束作為長距離的基準線時，需要調焦至相應位置。這樣，不可避免會導致雷射光束與真實基準線存在偏差。對於長距離高精度的測量來說，這個偏差難以滿足要求。例如，當距離為IOm時，偏差為0. 145mm。

實用新型內容本實用新型提供了一種望遠鏡與雷射同軸測量系統，使之易於瞄準，且能實現高精度放線測量。本實用新型的技術方案如下一種望遠鏡與雷射同軸測量系統，包括以下兩個部分(I)位於望遠鏡外部且與望遠鏡筒平行依次設置的雷射器(4)、雷射準直透鏡組和第一外反射直角稜鏡(10)；(2)望遠鏡筒內在同一光軸上依次設置的第二外反射直角稜鏡(11)、物鏡組(I)、調焦鏡組⑵、分劃板(7)和目鏡組⑶；雷射器(4)發出的雷射光束通過雷射準直透鏡組(9)，成為準直雷射束，準直雷射束通過第一外反射直角稜鏡(10)反射，進入望遠鏡筒內直接入射至第二外反射直角稜鏡後即從望遠鏡筒出射，並由光電探測器測量；望遠鏡光路與從望遠鏡筒出射的雷射光束同軸。上述雷射準直透鏡組(9)的具體形式可以是包括依次設置的第一光闌片(15)、第二光闌片(16)、第三光闌片(17)、第一準直鏡(18)、第二準直鏡(19)和第四光闌片
(20),使得距離望遠鏡前端30m以內光斑小於8mm, IOm以內光斑小於5mm。本實用新型具有以下技術效果I、本實用新型的雷射光束直接導入到望遠鏡的物鏡之前，然後即從望遠鏡筒出射。這樣，避免了連續調焦後雷射光束的指向性變化問題。[0014]2、本實用新型設計了雷射準直透鏡組，使雷射光束不經過調焦，能實現在30m以內光斑小於8mm, IOm以內光斑小於5mm。3、本實用新型的雷射基準偏差為10m以內為0. 02mm, 30m以內為0. 05mm。現有技術中的望遠鏡與雷射同軸測量系統，雷射光束經過調焦鏡，由於存在調焦運行差，雷射光束會與真實基準存在偏差。如附圖3所示，(13)真實基準線與(14)雷射光束的夾角為a，當基線長為I時，測量誤差為Ad = l*tga。通常調焦運行差為a = 3",當測量距離I = IOm時,測量誤差Ad = O. 145mm ;當測量距離I = 30m時,測量誤差Ad =0.436mm。使用本實用新型，消除了此誤差，極大地提高了測量精度。

附圖I為雷射電子經緯儀的光路系統圖；附圖2為本實用新型的望遠鏡與雷射光路結構示意圖；附圖3為傳統方案的雷射光束經過調焦鏡的偏差示意圖；附圖4為雷射準直透鏡組結構示意圖。圖中1為物鏡組；2為調焦鏡組；3為稜鏡組；4為雷射器；5為聚焦鏡組6為內反射直角稜鏡；7為分劃板；8為目鏡組；9為雷射準直透鏡組；10為第一外反射直角稜鏡；11為第二外反射直角稜鏡；12為雷射光束經過調焦鏡出射系統；13為真實基準線；14為雷射光束；1為基準線長；a為真實基準線與雷射光束的夾角；Ad為長距離測量中，雷射光束經過調焦鏡所產生的測量誤差；15為第一光闌片；16為第二光闌片；17為第三光闌片；18為第一準直鏡；19為第二準直鏡；20為第四光闌片。
具體實施方式
本實用新型的望遠鏡與雷射同軸測量系統，由望遠鏡、雷射器、雷射準直透鏡組和外反射直角稜鏡組成。本實用新型的主要技術方案有I、望遠鏡與雷射光路結構設計。如附圖2所示，雷射器4、雷射準直透鏡組9和第一外反射直角稜鏡10置於望遠鏡筒之上，望遠鏡筒內依次置有第二外反射直角稜鏡11、物鏡組I、調焦鏡組2、分劃板7和目鏡組8。雷射器4發出的雷射光束通過雷射準直透鏡組9，成為準直雷射束。準直雷射束通過第一外反射直角稜鏡10進入望遠鏡筒內，再經過第二外反射直角稜鏡11，從望遠鏡筒出射。2、雷射準直技術的運用。由於雷射光束不通過調焦鏡，不能根據工作距離對其進行調焦會聚。根據系統的工作範圍0 30m，設計雷射準直透鏡組，使雷射光斑的直徑儘可能小。最終實現30m以內光斑小於8mm, IOm以內光斑小於5mm。本實用新型的望遠鏡與雷射同軸測量系統，可以按照以下方式進行調試I、望遠鏡光路所有組件的安裝與調整。將第二外反射直角稜鏡11、物鏡組I、調焦 鏡組2、分劃板7和目鏡組8與望遠鏡的內筒進行對心加工，最終實現望遠鏡光路與望遠鏡的內筒同軸。2、雷射光路所有組件的安裝與調整。對於雷射光路的調整，需要使用光電探測器。設計エ裝，使其一端與望遠鏡的內筒同軸且直徑精密配合，另一端安裝光電探測器。首先調整雷射準直透鏡組9，使雷射光束會聚為準直雷射束；然後調整第二外反射直角稜鏡11和第一外反射直角稜鏡10,使雷射光束入射望遠鏡筒,再從望遠鏡筒出射；最後將エ裝一端放入望遠鏡內筒，使用光電探測器接收出射的雷射光束。根據光電探測器的信息來調整雷射器4的位置,使雷射光束與望遠鏡內筒同軸。調整完成後，望遠鏡光路與雷射光束同軸。3、準直技術的實現。根據系統的工作距離的工作範圍0 30m，設計雷射準直透鏡組，計算第一光闌片15、第二光闌片16、第三光闌片17、第一準直鏡18、第二準直鏡19和第四光闌片20之間的理論位置關係並進行調整，使其在工作範圍內光斑最小。
權利要求1.一種望遠鏡與雷射同軸測量系統，包括以下兩個部分 (1)位於望遠鏡外部且與望遠鏡筒平行依次設置的雷射器(4)、雷射準直透鏡組(9)和第一外反射直角稜鏡(10)； (2)望遠鏡筒內在同一光軸上依次設置的第二外反射直角稜鏡(11)、物鏡組(I)、調焦鏡組(2)、分劃板(7)和目鏡組⑶； 雷射器(4)發出的雷射光束通過雷射準直透鏡組(9)，成為準直雷射束，準直雷射束通過第一外反射直角稜鏡(10)反射，進入望遠鏡筒內直接入射至第二外反射直角稜鏡(11)後即從望遠鏡筒出射，並由光電探測器測量；望遠鏡光路與從望遠鏡筒出射的雷射光束同軸。
2.根據權利要求I所述的望遠鏡與雷射同軸測量系統，其特徵在於所述雷射準直透鏡組(9)包括依次設置的第一光闌片(15)、第二光闌片(16)、第三光闌片(17)、第一準直鏡(18)、第二準直鏡(19)和第四光闌片(20)，使得距離望遠鏡前端30m以內光斑小於8mm，IOm以內光斑小於5mm。
專利摘要本實用新型提供了一種望遠鏡與雷射同軸測量系統，使之易於瞄準，且能實現高精度放線測量。該望遠鏡與雷射同軸測量系統使雷射器(4)發出的雷射光束通過雷射準直透鏡組(9)，成為準直雷射束，準直雷射束通過第一外反射直角稜鏡(10)反射，進入望遠鏡筒內直接入射至第二外反射直角稜鏡(11)後即從望遠鏡筒出射，並由光電探測器測量；望遠鏡光路與從望遠鏡筒出射的雷射光束同軸。本實用新型避免了連續調焦後雷射光束的指向性變化問題，消除了此誤差，極大地提高了測量精度。
文檔編號G01C15/00GK202420490SQ201120538939
公開日2012年9月5日 申請日期2011年12月15日 優先權日2011年12月15日
發明者常何民, 朱輝, 李華 申請人:中國科學院西安光學精密機械研究所