CN103925891A - 一种自准直仪辅助对准装置 - Google Patents
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Abstract
自准直仪辅助对准器属于光学检测技术领域。自准直测试时，需要自准直仪光轴对准反光镜，同时反光镜面法线与自准直仪物镜光轴平行。如果自准直仪距离反光镜比较远，上述光路调整费时费力，导致测量效率和精度下降。本发明公布了一种可对自准直仪与反光镜相对位置和方向进行粗调的自准直仪辅助对准器，用可见激光束指示自准直仪中心光束位置，通过观察激光光斑在反光镜上位置，以及反射后激光光斑位置判断自准直仪与反光镜的位置与方向关系。在自准直仪与反光镜已经精确自准直的前提下，还可以实现自准直仪辅助对准器与自准直仪镜筒端面的匹配校准。
Description
技术领域
自准直仪辅助对准装置是自准直测量时的光路调整辅助装置，用于自准直仪与反光镜之间位置和方向关系的初步调整，属于光学检测技术领域。
背景技术
自准直仪是利用光学自准直原理，用于小角度测量的一种常用计量测试仪器。它在实现小角度的多维、非接触测量中具有独特的优点，被广泛用于光学元件的角度检测、平台平面度检测、机械轴系晃动量检测、精密导轨直线度检测、机械结构微小变形量检测等精密测量中。
自准直测量时，自准直仪发射光束经被测物体上的反光镜或反光面反射后，必须要进入自准直仪的视场，实现这一点需要自准直仪光轴瞄准反光镜，同时反光面法线与自准直仪物镜光轴平行。
当自准直仪焦距较长，视场很小，距离反光面又较远时，自准直仪光轴相对反光镜偏离一个微小角度，自准直仪发射光束在反光镜位置就会偏离较远，反光镜法线相对自准直仪光轴偏离一个小角度反射光束与自准直仪物镜也会偏离较远。因为光路调整需要照明条件，自准直仪发射的光束在有照明环境下一般不会明显可见，因此上述情况下自准直仪与反光镜相对位置和方向的调节比较困难。
自准直仪辅助对准装置的用途就是用激光束指示出自准直仪中心光束投射在反光镜上的位置，以及经反光镜反射在自准直仪物镜上的位置，实现自准直仪与反光镜相对位置和方向的粗调，此后再利用自准直仪或反光镜的微调机构实现精确调整。
发明内容
自准直测量时，如果自准直仪与反光镜之间距离较远，它们之间位置与方向的对准比较困难，降低测试效率和精度。为了提高自准直测试光路调整的效率，本发明提出了一种自准直仪辅助对准装置，其可以快速实现自准直仪与反光镜之间位置与方向的初步对准。
一种自准直仪辅助对准装置，包括：圆柱形安装筒，激光器，机械靠面，光束方向调节机构，激光器固定机构和通孔反射光斑接收靶；其特征在于：机械靠面安装在圆柱形安装筒的一端，贴靠自准直仪物镜筒端面；通过光束方向调节机构和激光器固定机构把激光器固定在所述圆柱形安装筒内；激光器固定机构用于固定激光器有发射窗口的一端；通孔反射光斑接收靶为中心位置有小孔的圆形平板，固定在圆柱形安装筒的一端，小孔正对激光器发射窗口，以便激光束透过小孔射出并被被测物体上的反光镜反射到通孔反射光斑接收靶上，通孔反射光斑接收靶外露面有十字对准标志，以便观察反射光斑的位置。
用反射激光光斑指示自准直仪光轴与反光镜面之间的方向关系。
微调激光束在圆柱结构中的出射方向，实现与自准直仪镜筒端面的匹配校准。
激光器发射的激光光斑为十字形状或圆形。
光束方向调节机构由安装筒壁上位置对称的四个螺孔上的调节螺杆、拉簧、拉杆组成，拉簧、拉杆与螺杆和激光器之间柔性连接，用于固定激光器无发射窗口一端。通过在所述安装筒外旋转螺杆实现激光器后端上下或左右移动，以此改变激光束的出射方向。
一种实现自准直仪与反光镜对准的方法，包括：将自准直仪架设在可调机构上，将反光镜固定在被测物体上；将权利要求1所述的自准直仪辅助对准装置的机械靠面贴靠在自准直仪的物镜筒端面；调整自准直仪架设机构使激光束随自准直仪改变方向和位置，直至投射光斑在反光镜中心位置，而反光镜反射后在通孔反射光斑接收靶上形成的反射光斑与通孔反射光斑接收靶的十字对准，完成粗调。
取下所述自准直仪辅助对准装置，再根据自准直仪图像或数据进行微调，完成对准过程。
利用自准直仪对该装置进行匹配性调校后，将该装置靠在准直仪镜筒物镜端，二者回转中心尽量同轴，此时该装置激光束代表了自准直仪中心光束，观察激光束光斑位置就可以快速实现自准直仪视场与反光镜空间位置的对准，以及自准直仪光轴与反光镜法线空间方向的对准，提高测试效率和精度。
附图说明
图1是系统组成示意图；
图2为光束方向调节机构的结构示意图；
图3是工作原理示意图；
图4是自准直光路调整时反射光斑13在通孔反射光斑接收靶6上位置示意图。
具体实施方式
图1为本申请的系统组成示意图，图3为使用辅助对准装置进行自准直仪10与反光镜11对准的工作原理示意图，辅助对准装置校准时与此类似，只是自准直仪10与反光镜11距离较近。本申请的自准直仪辅助对准装置包括：圆柱形安装筒1，激光器2，机械靠面3，光束方向调节机构4，激光器固定机构5和通孔反射光斑接收靶6；其特征在于：机械靠面3安装在圆柱形安装筒1的一端，贴靠自准直仪10物镜筒端面；通过光束方向调节机构4和激光器固定机构5把激光器2固定在所述圆柱形安装筒1内；激光器固定机构5用于固定激光器2有发射窗口的一端，通孔反射光斑接收靶6为中心位置有小孔的圆形平板，固定在圆柱形安装筒1的一端，小孔正对激光器2发射窗口，以便激光束透过小孔射出并被被测物体12上的反光镜11反射到通孔反射光斑接收靶6，通孔反射光斑接收靶6外露面有十字对准标志，以便观察反射光斑位置。
所述安装筒1为金属厚壁圆柱筒；所述激光器2为小型可见光激光器，电池供电，连续发光，有外接开关，开关安装在安装筒1侧壁上，整体呈圆柱形，其发射光束光斑为圆形或十字；所述机械靠面3为圆形或其它形状厚金属或塑料平板，固定在安装筒1的一端；如图2所示所述光束方向调节机构4由安装筒壁上位置对称的4个螺孔上的调节螺杆7、拉簧8、拉杆9组成，见图2，拉簧8、拉杆9与螺杆7和激光器2之间柔性连接，用于固定激光器2无发射窗口一端，通过在安装筒1外旋转螺杆实现激光器2后端上下或左右移动，以此改变激光束的出射方向；所述激光器固定机构5固定在安装筒内，用于固定激光器2有发射窗口一端，使其处于安装筒1中心位置，在光束方向调节机构4未安装时，激光器2在该位置可以轻微摆动，但不可径向移动。
使用前首先要对辅助对准装置进行校准，针对一个自准直仪只需校准一次。校准最好在光学平台上进行，将自准直仪放置在距离反光镜较近处。因为距离近，无需辅助对准装置也可实现位置和方向对准，仔细调整自准直仪和反光镜实现精确自准直。开启辅助对准装置激光器2，把辅助对准装置机械靠面3靠紧自准直仪10物镜筒端面，辅助对准装置中心轴与自准直仪10物镜筒中心轴基本正对，并保持辅助对准装置向上的一侧始终向上。此时见到辅助对准装置激光束投射在反光镜上并反射到通孔反射光斑接收靶6上，显示为图中反射光斑13。调整光束方向调节机构4使激光器光束出射方向改变，直至反射光斑13与通孔反射光斑接收靶6的十字对准，即圆形光斑位于十字中心，十字光斑压上十字。上述工作完成后，校准结束。
实际测试时，自准直仪10一般架设在可调机构上，而反光镜11固定在被测物体12上。首先按校准时状态把辅助对准装置靠紧自准直仪10镜筒，调整自准直仪架设机构使激光束随自准直仪10改变方向和位置，直至出射光斑在反光镜11中心位置，而反光镜11反射光斑与通孔反射光斑接收靶6的十字对准。拿开辅助对准装置自准直仪10就基本处于自准直状态，之后利用自准直仪图像或数据进行微调，微调后就可以开始测试了。
也可以将光束方向调节机构4用来固定激光器2有发射窗口的一端，而激光器2无发射窗口的一端用激光器固定机构5固定，或者激光器2两端都用光束方向调节机构4固定。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图所作的等效结构，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种自准直仪辅助对准装置，包括：圆柱形安装筒(1)，激光器(2)，机械靠面(3)，光束方向调节机构(4)，激光器固定机构(5)和通孔反射光斑接收靶(6)；其特征在于：机械靠面(3)安装在圆柱形安装筒(1)的一端，贴靠自准直仪(10)物镜筒端面；通过光束方向调节机构(4)和激光器固定机构(5)把激光器(2)固定在所述圆柱形安装筒(1)内；激光器固定机构(5)用于固定激光器(2)有发射窗口的一端；通孔反射光斑接收靶(6)为中心位置有小孔的圆形平板，固定在圆柱形安装筒(1)的一端，小孔正对激光器(2)发射窗口，以便激光束透过小孔射出并被被测物体(12)上的反光镜(11)反射到通孔反射光斑接收靶(6)上，通孔反射光斑接收靶(6)外露面有十字对准标志，以便观察反射光斑(13)的位置。
2.根据权利要求1所述的自准直仪辅助对准装置，其特征在于：用反射激光光斑指示自准直仪(10)光轴与反光镜(11)面之间的方向关系。
3.根据权利要求1所述的自准直仪辅助对准装置，其特征在于：微调激光束在圆柱结构中的出射方向，实现与自准直仪镜筒端面的匹配校准。
4.根据权利要求1所述的自准直仪辅助对准装置，其特征在于：激光器发射的激光光斑为十字形状或圆形。
5.根据权利要求3所述的自准直仪辅助对准装置，其特征在于：光束方向调节机构(4)由安装筒壁上位置对称的四个螺孔上的调节螺杆(7)、拉簧(8)、拉杆(9)组成，拉簧(8)、拉杆(9)与螺杆(7)和激光器(2)之间柔性连接，用于固定激光器(2)无发射窗口一端。通过在所述安装筒(1)外旋转螺杆(7)实现激光器(2)后端上下或左右移动，以此改变激光束的出射方向。
6.一种实现自准直仪与分光计对准的方法，包括：
将自准直仪(10)架设在可调机构上，将反光镜(11)固定在被测物体(12)上；
将权利要求1所述的自准直仪辅助对准装置的机械靠面(3)贴靠在自准直仪的物镜筒端面；
调整自准直仪架设机构使激光束随自准直仪(10)改变方向和位置，直至投射光斑在反光镜(11)中心位置，而反光镜(11)反射后在通孔反射光斑接收靶(6)上形成的反射光斑(13)与通孔反射光斑接收靶6的十字对准，完成粗调；
取下所述自准直仪辅助对准装置，再根据自准直仪图像或数据进行微调，完成对准过程。
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