[发明专利]一种双轴可调数字式光电自准直仪

说明书

技术领域

本发明涉光电探测领域，尤其是涉及自准仪领域。

背景技术

自准直仪是利用光学自准直原理，实现小角度测量的精密测量仪器。由于其使用方便而且具有较高的检测精度，被广泛应用于航空航天、船舶、军工等精密度极高的行业，例如机械加工工业的质量保证（平直度、平面度、垂直度、平行度等）、计量检定行业中角度测试标准、棱镜角度定位及监控、光学元件的测试及安装精度控制等，其应用范围广阔。自准直仪经历了目视式、光电指零式和数显式三个发展阶段。

提高分辨力和示值稳定性是通用数显自准直仪的发展方向。

高分辨力是高准确度的保障与前提，高稳定性又是高分辨力的保障与前提。跳字量是静态数显自准直仪的特点和难点。动态测量每次采样只有一个数值输出，反应不出示值的跳动，其难点是动态响应速度和动态准确度，但通用仪器要读出每个位置的稳定读数值，跳字大就只能估读，影响示值的准确度，也影响分辨力。

数显式自准直仪的出现使自准直仪的性能有质的飞跃，数显式把仪器准确度由1″级提高至0.1″级，最小显示值由0.1″级提高至0.01″级。数显式自准直仪准确度高，使用方便，操作简单，能实现自动测量。

目前国内外生产的光电自准直仪主要靠人眼读数，用于静态测试，响应频率不高，无法满足高速测量的需要。

此外单轴自准直仪的测量精度较差，不能很好的实现二维角度的测量，此外目前自准直仪的纵向高度过高也影响自准仪的安装和携带。

 

发明内容

鉴于上述情况，本发明提供了一种双轴可调数字式光电自准直仪，可对目标进行自动识别，相比于传统的光电自准仪具有更高的分辨率，而通过双轴测量，能够更灵敏的检测出被测目标二维角度的偏移。

为了实现上述目标，本发明采取以下技术方案：一种双轴可调数字式光电自准直仪，包括第一光源、第二光源、第一分划板、第二分划板、第一可调汇聚透镜组、第二可调汇聚透镜组、第一分光棱镜、第二分光棱镜、望远主镜、望远次镜和PSD探测器；其中，所述第分划板和第二分划板均为“一字”型分化板，第一和第二分划板上的“一字”形刻线相互垂直摆放；当第一光源、第二光源开启后，所发出的光线分别照亮第一分划板和第二分化板，所述第一分划板和第二分化板上相互垂直的“一字”形刻线，分别投影到，第一光源汇聚透镜和第二可调汇聚透镜组，所述第一可调汇聚透镜组和第二可调汇聚透镜组的汇聚作用后，分别投射到第一分光棱镜和第二分光棱镜中，经过第一分光棱镜和第二分光棱镜的反射作用后入射到望远主镜中，经过望远主镜的准直作用投射到目标反射面中，目标反射面将上述光线反射回来，依次透过所述第一和第二分光棱镜后经过所述望远次镜，所述望远次镜将上述光线汇聚后投射到所述PSD探测器中。

具体的，当第一光源开启后，所发出的光线照亮第一分划板，经过所述第一分划板的光经过第一可调汇聚透镜组汇聚后照射到第一分光棱镜的反光面上，经过第一分光棱镜的反射作用后，进入望远主镜后，投射到目标反射面上；目标反射面将光反射后回来后经过望远主镜的再次汇聚后，依次透过第一分光棱镜、第二分光棱镜和望远次镜后，最终入射到所述PSD探测器中；

当第二光源开启后，所发出的光线照亮第二分划板，经过所述第二分划板的光经过第二可调汇聚透镜组汇聚后照射到第二分光棱镜的反光面上，经过第二分光棱镜的反射作用后，透过第一分光棱镜，进入望远主镜后，投射到目标反射面上；目标反射面将光反射后回来后经过望远主镜的再次汇聚后，依次透过第一分光棱镜、第二分光棱镜和望远次镜后，最终入射到所述PSD探测器中。

本发明采用双轴系统，其中第一分划板和第二分划板均为：“一字”形刻线，两分划板刻线相互垂直摆放，分别经过第一分光棱镜和第二分光棱镜的反射作用后投射到目标反射面中，如果反射面与自准直仪垂直，没有偏转角度时，理论上，光线经过准直仪各个光学面最终投射到PSD探测器中时应该成相互交叉的“十字”形，且与PSD所设置的中心位置重合，当目标反射面与自准直仪轴向程一定角度偏移时，两分划板上的“一字”形刻线就不能在PSD探测器的探测面上形成“十字”形投影。根据PSD探测器的探测面所接收到的分划板影像就能更好的判断目标反射面得偏移角度和方向。相比于单轴的自准直仪，一般所用的“十字”或其他形状的分划板，本发明采用双轴“一字”分划板，最后PSD探测器所探测到的“十字”投影光信号，是经过双轴的两套独立光源系统的光信号重叠而产生，这相当于在一个自准直仪上实现了两次检测的功能，提高了系统的分辨能力和反应能力。