[发明专利]一种增加自准直仪测量范围的方法

说明书

本发明请求保护一种增加光电自准直仪测量范围的方法，包括以下步骤：①运用具有特定几何结构的隅角镜作为光电自准直仪的反射镜，该隅角镜三个侧面的角度满足关系：∠1_2＝90°‑δ₁₂，∠2_3＝90°‑δ₂₃，∠1_3＝90°‑δ₁₃。②分析隅角镜内部结构及光的反射，根据反射顺序不同可分为六束光。③研究反射顺序与测量参数关系，求得反射光束所对应的隅角镜的坐标矩阵M_r、角敏感度K及从隅角镜反射回准直仪的反射光向量B。④分析六束反射光在自准直仪的光电传感器表面上的成像情况求得光斑位移量与隅角镜偏转角的关系ξ_x≈‑Δ·Θ₁·f、ξ_y≈‑Δ·Θ₂·f。⑤通过对隅角镜侧面连接角进行控制，给出δ的值便可轻易增加光电自准直仪的测量范围。本发明可被广泛应用于大型建筑、军舰、机翼等要求测量范围大的领域。

技术领域

本发明属于光学测量仪器领域，具体是一种基于二维光电自准直仪的工作原理上，运用特定的隅角镜代替平面反射镜，从而实现增加光电自准直仪测量范围的方法研究。

背景技术

自准直仪是利用光学自准直原理，用于小角度测量的重要测量仪器。由于它具有较高的准确度和测量分辨力，因而被广泛应用于精密的测量工作中，如：在角度测量、平板的平面度测量、轴系的角晃动测量、导轨的直线度测量等方面自准直仪发挥着重要的作用。自准直仪由于拥有较高的准确度和测量分辨率，所以被大量的运用在：角度测量、轴系的角晃动测量、导轨的直线度测量、角度测量等方面。由于自准直仪器的测量精度要求较高，再加上其测量范围的限制条件过于单一，所以近几年对自准直仪器的研究都主要集中在对其精度提高上。然而现在市面上所销售的光电自准直仪以德国MOLLER公司ELCOMATHR和ELCOMAT系列为代表，其产品都已经达到了很高的精度。然而自准直仪器的测量范围由于其自身结构的特点，一直无法有效的提高，从而大大的限制了其在工业测量领域的使用和发展。

已知的二维光电自准直仪的工作距离、测量范围与其物镜的口径的限制关系式为：

其中L表示光电准直仪的工作距离，β表示测量范围，D为物镜口径。

根据公式(15)，现有的光电自准直仪在测量长距离的测量目标时必然将大大牺牲其测量范围，或者通过增大其物镜的口径的方法来增大自准直仪的测量范围。前者使得自准直仪的工作距离和测量范围无法兼顾，后者将增加自准直仪的成本和重量，同时物镜口径的增加使得一些像差的收敛变得困难，使得设计难度增加。

根据Д.В.ЖУКОВ(文献Д.В.ЖУКОВ,И.А.КОНЯХИН,А.А.УСИК.итерационный алгоритм определения координат изображений точечных излучателей.Оптический журнал,2009,Коды 110.2960,100,2000.6Tom76,NO1,2009和Ильинский Р.Е.Распределение потока излучения,формируемое световым пучком,отражённым от световозвращателя/Р.Еильинский//-Прикладная физика,№3б 2007.С.18-25.)提出的对点光源的空间坐标向量分析，可以推导出每束光在隅角镜内的坐标变化，从而根据欧拉公式可以求出隅角镜绕自身OX₁或者OY₁的轴转动量，从而可以得到在光电传感器上对应的沿光电准直仪的OX或者OY轴移动的光束信息。

发明内容

本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种增加自准直仪测量范围的方法。本发明的技术方案如下：

一种增加自准直仪测量范围的方法，其包括以下步骤：