CN102927992A

CN102927992A - 极端温度条件下经纬仪水平一测回精度测试系统

Info

Publication number: CN102927992A
Application number: CN2012103776674A
Authority: CN
Inventors: 潘亮; 赵建科; 张周锋; 田留德; 高博; 段炯
Original assignee: XiAn Institute of Optics and Precision Mechanics of CAS
Current assignee: XiAn Institute of Optics and Precision Mechanics of CAS
Priority date: 2012-10-08
Filing date: 2012-10-08
Publication date: 2013-02-13

Abstract

本发明涉及一种极端温度条件下经纬仪水平一测回精度测试系统，该测试系统包括数据采集控制计算机、自准直仪、恒温试验箱、多齿分度台以及与待测经纬仪固定连接的平面反射镜；多齿分度台设置在恒温试验箱内部并与数据采集控制计算机通过线缆电性连接；恒温试验箱的侧壁上设置有光学窗口；待测经纬仪设置在多齿分度台上；自准直仪通过光学窗口与平面反射镜相对并处于等高位置；数据采集控制计算机分别与多齿分度台以及自准直仪相连。本发明提供了一种自动化程度高、测量精度高以及稳定性高的极端温度条件下经纬仪水平一测回精度测试系统。

Description

极端温度条件下经纬仪水平一测回精度测试系统

技术领域

本发明属光学领域，涉及一种精度测试装置，尤其涉及一种极端温度条件下经纬仪水平一测回精度测试系统。

背景技术

经纬仪是测量水平面方位角和垂直面俯仰角的大地测量用精密光电测角仪器。随着光电化、数字化和自动化的发展，现代经纬仪已不单是大地测量用仪器，如今广泛应用于测绘、气象、铁路、公路、桥梁、隧道、水利、矿山、汽车、船舶、城市建设等天文测量、大地测量、精密工程测量及计量领域。当然，随着工业发展和国防建设，经纬仪也广泛应用于航空航天、靶场测量、导弹瞄准等多个领域。因此，在生产力和科学技术的不断发展下，经纬仪显示出越来越重要的作用。

水平一测回精度作为经纬仪测试中最为重要的技术指标之一，也是划分该经纬仪精度等级的依据，更是衡量该经纬仪方位测量准确度的标准。目前，由于使用环境的影响，尤其是在温度变化或温度要求苛刻的条件下，一般经纬仪的水平一测回精度必会受到较大影响，甚至无法满足指标的要求。但对于要求更为严格的工业级经纬仪甚至军用级经纬仪来说，在极端温度条件下，水平一测回精度仍须满足指标的要求，而该项指标的常温检测已不足以说明其优劣。因此必须对经纬仪在极端温度条件下的水平一测回精度进行准确的测试。而极端温度条件一般需要使用恒温试验箱进行模拟，当待测经纬仪处在恒温试验箱中时，无法通过水准器进行整平，且使用传统测试方法也无法使用人眼通过待测经纬仪对平行光管目标进行瞄准。因此需要一种极端温度条件下经纬仪水平一测回精度测试系统。

发明内容

为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种自动化程度高、测量精度高以及稳定性高的极端温度条件下经纬仪水平一测回精度测试系统。

本发明的技术解决方案是：本发明提供了一种极端温度条件下经纬仪水平一测回精度测试系统，其特殊之处在于：所述极端温度条件下经纬仪水平一测回精度测试系统包括数据采集控制计算机、自准直仪、恒温试验箱、多齿分度台以及与待测经纬仪固定连接的平面反射镜；所述多齿分度台设置在恒温试验箱内部并与数据采集控制计算机通过线缆电性连接；所述恒温试验箱的侧壁上设置有光学窗口；待测经纬仪设置在多齿分度台上；所述自准直仪通过光学窗口与平面反射镜相对并处于等高位置；所述数据采集控制计算机分别与多齿分度台以及自准直仪相连。

上述极端温度条件下经纬仪水平一测回精度测试系统还包括照准部固定支架；所述待测经纬仪通过照准部固定支架设置在多齿分度台上；所述平面反射镜设在照准部固定支架上端的侧壁上。

上述待测经纬仪与多齿分度台同轴设置。

上述恒温试验箱上还包括过线孔；所述连接多齿分度台与数据采集控制计算机的线缆穿过过线孔。

上述自准直仪是二维自准直仪。

上述二维自准直仪可在±15′的视场内同时给出X向方位测量值和Y向俯仰测量值。

上述二维自准直仪的测角精度是0.1″。

上述多齿分度台是电控多齿分度台，所述多齿分度台的角度均分精度为0.1″。

上述平面反射镜的面形精度的RMS值是λ/20，所述平面反射镜的反射率为99%。

上述恒温试验箱的温度设定范围是-55℃～+80℃，所述恒温试验箱的温度稳定度是±0.5℃。

本发明的优点是：

本发明所提供的测试系统解决了在恒温试验箱中极端温度条件下，待测经纬仪无法进行整平和无法进行人眼瞄准测试的问题，具有以下优点：

1、高自动化。本发明采用了多齿分度台，可通过电控实现多齿分度台的转动和定位，无需人工操作多齿分度台的脱开和归位。同时，本发明还采用了自准直仪，实现了CCD自动采集自准直像，完成角度测量，无需人眼瞄准。除此之外，本发明还采用了计算机和测试软件，实现了控制、采集和计算多项功能。使得极端温度条件下经纬仪水平一测回精度的测试从根本上实现了高自动化。

2、高精度。本发明采用了多齿分度台，多齿分度台为全圆23均分，角度均分精度为0.1″。同时，本发明还采用了自准直仪，可给出X向方位的测量值，测角精度为0.1″，消除人眼瞄准误差。除此之外，本发明还采用了平面反射镜和光学窗口，平面反射镜的面形精度RMS值为λ/20，反射率为99%，光学窗口所用平板玻璃两面平行性为1″，透过率为98%，以便提供高质量的自准直返回像。使得极端温度条件下经纬仪水平一测回精度的测试从根本上实现了高精度。

3、高稳定性。本发明采用了恒温试验箱，其温度稳定度为±0.5℃，保证测试过程中环境状态的稳定。同时，本发明还采用了自准直仪，可给出Y向俯仰的测量值，测角精度为0.1″，实现了通过塔差对待测经纬仪进行整平，解决了极端温度条件下，由于热胀冷缩无法通过水准器整平的难题，为水平一测回精度的测试提供了可靠的保证。除此之外，本发明还采用了照准部固定支架，将待测经纬仪照准部底部与多齿分度台台面外底座固定在一起，使得多齿分度台台面转动时，待测经纬仪照准部相对反向转动相应角度，通过自准直仪X向方位的测量值，监测小角度偏移并修正相应的偏移量。可实现极端温度条件下经纬仪水平一测回精度测试过程中的高稳定性。

附图说明

图1是本发明所提供的极端温度条件下经纬仪水平一测回精度测试系统的结构示意图；

其中：

1-多齿分度台；2-照准部固定支架；3-待测经纬仪；4-平面反射镜；5-恒温试验箱；6-光学窗口；7-过线孔；8-自准直仪；9-计算机。

具体实施方式

本发明提供了一种极端温度条件下经纬仪水平一测回精度测试系统，该系统包括数据采集控制计算机、自准直仪、恒温试验箱、多齿分度台以及与待测经纬仪固定连接的平面反射镜；多齿分度台设置在恒温试验箱内部并与数据采集控制计算机通过线缆电性连接；恒温试验箱的侧壁上设置有光学窗口；待测经纬仪设置在多齿分度台上；自准直仪通过光学窗口与平面反射镜相对并处于等高位置；数据采集控制计算机分别与多齿分度台以及自准直仪相连。

极端温度条件下经纬仪水平一测回精度测试系统还包括照准部固定支架；待测经纬仪通过照准部固定支架设置在多齿分度台上；平面反射镜设在照准部固定支架上端的侧壁上。

下面将结合附图对本发明进行详细阐述：

参见图1，本发明提供了一种极端温度条件下经纬仪水平一测回精度测试的系统，该极端温度条件下经纬仪水平一测回精度测试系统用到的仪器设备包括多齿分度台1、照准部固定支架2、待测经纬仪3、平面反射镜4、恒温试验箱5、光学窗口6、过线孔7、自准直仪8以及计算机9。该极端温度条件下经纬仪水平一测回精度测试系统中的多齿分度台置于恒温试验箱内，其数据线通过过线孔与计算机相连；待测经纬仪置于多齿分度台台面上，其照准部的上部侧面固连平面反射镜，并通过固定支架与多齿分度台台面外底座固定在一起；平面反射镜和光学窗口、自准直仪处同一光路上；自准直仪的数据线也与计算机相连。

多齿分度台1是全圆23均分的电控多齿分度台，角度均分精度为0.1″，可通过计算机控制其转动、定位和数据采集，以保证测试的高自动化和高精度。

照准部固定支架2是用于测试过程中固定待测经纬仪照准部的支架，与多齿分度台台面外底座固定在一起，使得多齿分度台台面转动时，待测经纬仪照准部相对反向转动相应角度，以保证测试的高稳定性。

待测经纬仪3是用于一、二、三等三角测量和精密工程测量的工业级或军用级经纬仪，水平一测回精度要求为0.5″～2″，使用温度范围为-40℃～+50℃。

平面反射镜4固连于待测经纬仪照准部的上部侧面，口径为Φ20mm～Φ30mm，面形精度RMS值为λ/20，反射率为99%，以保证自准直光束尽可能少的光能量损失。

恒温试验箱5的容积为400升～500升，温度设定范围为-55℃～+80℃，温度稳定度为±0.5℃，以保证测试过程中环境状态的高稳定性。

光学窗口6采用平板玻璃，安装于恒温试验箱的侧面，两面平行性为1″，透过率为98%，以保证自准直光束尽可能少的光能量损失及自准直光束的方向性。

过线孔7安装于恒温试验箱的侧面，是用于电源线和数据线连接的通过孔，以保证极端温度条件下的供电、控制和数据传输。

自准直仪8是二维自准直仪，由CCD自动采集自准直像进行测试，给出测量值，可通过塔差对待测经纬仪进行整平，并监测照准部在测试过程中的小角度偏移量，测角精度为0.1″，以保证测试的高稳定性和高精度。

计算机9安装有测试软件，可控制多齿分度台转动，采集多齿分度台的角度数据和自准直仪的测量数据，并结合待测经纬仪示数计算测试结果，以保证测试的高自动化。

按照图1安置测试设备，工作原理为：在恒温试验箱5内安置多齿分度台1，通过过线孔7，连接多齿分度台1与计算机9之间的线缆；将多齿分度台1的转角归零，在其台面上架设待测经纬仪3，使两者同轴；在待测经纬仪3的照准部的上部侧面固连平面反射镜4，镜面应正对光学窗口6，使用水准器大致整平待测经纬仪3；在恒温试验箱5外侧面，与平面反射镜4等高处架设自准直仪8，将其物镜对准平面反射镜4，连接自准直仪8与计算机9之间的线缆；关闭恒温试验箱5的箱门，设置好试验参数，进行试验；当温度达到试验要求温度并保持相应时间后，进行测试，并保证整个测试过程中的温度稳定；测试时，打开箱门，通过恒温试验箱5正面的操作窗口进行操作，根据自准直仪8Y向俯仰的测量值，结合多齿分度台1的转动，同时调节待测经纬仪3的脚螺旋，将塔差调至0.2′～2′；使待测经纬仪3的方位锁紧旋钮保持松开状态，将照准部固定支架2固紧待测经纬仪3的照准部，开始测试。

转动多齿分度台1一固定角度（转角为360°/23的倍数），记录转角α_b、待测经纬仪3的方位示值α_ij和自准直仪8X向方位测得的照准部小角度偏移量α_i；正转反转各测一周，检测46个点，根据公式

和公式

分别计算各检测点的分度误差和方向误差；最终将方向误差

测回数m和检测点数n带入下式计算水平一测回精度μH：

Claims

1.一种极端温度条件下经纬仪水平一测回精度测试系统，其特征在于：所述极端温度条件下经纬仪水平一测回精度测试系统包括数据采集控制计算机、自准直仪、恒温试验箱、多齿分度台以及与待测经纬仪固定连接的平面反射镜；所述多齿分度台设置在恒温试验箱内部并与数据采集控制计算机通过线缆电性连接；所述恒温试验箱的侧壁上设置有光学窗口；待测经纬仪设置在多齿分度台上；所述自准直仪通过光学窗口与平面反射镜相对并处于等高位置；所述数据采集控制计算机分别与多齿分度台以及自准直仪相连。

2.根据权利要求1所述的极端温度条件下经纬仪水平一测回精度测试系统，其特征在于：所述极端温度条件下经纬仪水平一测回精度测试系统还包括照准部固定支架；所述待测经纬仪通过照准部固定支架设置在多齿分度台上；所述平面反射镜设在照准部固定支架的侧壁上。

3.根据权利要求2所述的极端温度条件下经纬仪水平一测回精度测试系统，其特征在于：所述待测经纬仪与多齿分度台同轴设置。

4.根据权利要求3所述的极端温度条件下经纬仪水平一测回精度测试系统，其特征在于：所述恒温试验箱上还包括过线孔；所述连接多齿分度台与数据采集控制计算机的线缆穿过过线孔。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的极端温度条件下经纬仪水平一测回精度测试系统，其特征在于：所述自准直仪是二维自准直仪。

6.根据权利要求5所述的极端温度条件下经纬仪水平一测回精度测试系统，其特征在于：所述二维自准直仪可在±15′的视场内同时给出X向方位测量值和Y向俯仰测量值。

7.根据权利要求6所述的极端温度条件下经纬仪水平一测回精度测试系统，其特征在于：所述二维自准直仪的测角精度是0.1″。

8.根据权利要求7所述的极端温度条件下经纬仪水平一测回精度测试系统，其特征在于：所述多齿分度台是电控多齿分度台，所述多齿分度台的角度均分精度为0.1″。

9.根据权利要求8所述的极端温度条件下经纬仪水平一测回精度测试系统，其特征在于：所述平面反射镜的面形精度的RMS值是λ/20，所述平面反射镜的反射率为99%。

10.根据权利要求9所述的极端温度条件下经纬仪水平一测回精度测试系统，其特征在于：所述恒温试验箱的温度设定范围是-55℃～+80℃，所述恒温试验箱的温度稳定度是±0.5℃。