CN105352473A - 一种具有激光通信功能的数字式测角装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有激光通信功能的数字式测角装置，它包括下镜体组件（1）、镜身组件（2）、镜头组件（3）、激光角反射器（4）、激光接收器（6）和目镜组件（9），下镜体组件（1）同轴设置于镜身组件（2）的下方，镜头组件（3）设置于镜身组件（2）的上方，激光角反射器（4）和激光接收器（6）分别设置于镜头组件（3）的两侧，目镜组件（9）设置于下镜体组件（1）的一侧，且目镜组件（9）的轴线与下镜体组件（1）的轴线垂直相交。本发明的优点在于：通过高精度的光电编码器能有效测量自身转动角度及目标相对角度，同时实现激光通信数据接收，保证数据获取的快速，有效性。

Description

一种具有激光通信功能的数字式测角装置

技术领域

本发明涉及一种具有激光通信功能的数字式测角装置。

背景技术

目前，军、民用大地（阵地）测量采用的光学测量仪器，一般为激光测距机测距，经纬仪标定角度，标杆用以指示测量点，完成测量后再人工计算，口报测量点坐标参数。采用该方法进行测角，效率低，且测量误差较大，给测量工作人员带来大量的劳动量。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种具有激光通信功能的数字式测角装置，通过高精度的光电编码器能有效测量自身转动角度及目标相对角度，同时实现激光通信数据接收，保证数据获取的快速，有效性。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种具有激光通信功能的数字式测角装置，它包括下镜体组件、镜身组件、镜头组件、激光角反射器、激光接收器和目镜组件，下镜体组件同轴设置于镜身组件的下方，镜头组件设置于镜身组件的上方，激光角反射器和激光接收器分别设置于镜头组件的两侧，目镜组件设置于下镜体组件的一侧，且目镜组件的轴线与下镜体组件的轴线垂直相交，所述下镜体组件包括竖直筒、道威棱镜组、直角棱镜和物镜组件，竖直筒内部下侧固定设置有直角棱镜，物镜组件固定安装在竖直筒内部上侧，且与竖直筒同轴，所述镜身组件包括镜身壳体、蜗轮筒、方位蜗杆、光电编码器、控制信号处理板和方位手轮，镜身壳体的下端固定在竖直筒的上端，蜗轮筒同轴安装在镜身壳体内部，方位蜗杆的一端与蜗轮筒的下端啮合，另一端连接有方位手轮，镜身壳体内还设置有光电编码器和控制信号处理板，光电编码器的信号输出端与控制信号处理板的信号输入端连接，控制信号处理板的信号输出端与通过信号电缆A与外部上位机连接，蜗轮筒的下部配合安装有上锥齿，上锥齿的下方安装有道威棱镜座，所述道威棱镜座与上锥齿啮合，道威棱镜座上安装有道威棱镜组，所述镜头组件包括镜头壳体、反光镜座、大齿环、扇形齿轮和反光镜，镜头壳体的下端固定安装在镜身壳体的上端，反光镜座可转动地安装在镜头壳体内，反光镜座内侧固定有同轴的大齿环，大齿环与扇形齿轮啮合，扇形齿轮与激光接收器相连，反光镜固定安装在反光镜座上，大齿环上铰接有扇形蜗轮，镜头壳体内转动安装有俯仰蜗杆，扇形蜗轮与俯仰蜗杆的下部啮合，俯仰蜗杆的顶部固定有俯仰手轮，所述的激光接收器包括激光接收器壳体、接收透镜A、接收透镜B、激光接收电路板和激光放大电路板，激光接收器壳体固定在镜头壳体的侧壁上，激光接收器壳体内部沿从前至后依次固定有接收透镜A、接收透镜B、激光接收电路板和激光放大电路板，激光放大电路板通过信号电缆B与控制信号处理板20相连，所述的目镜组件包括目镜筒、胶合目镜和分划板，目镜筒的后端固定在竖直筒的侧壁上，目镜筒内部沿从前至后的方向依次设置有胶合目镜和分划板，胶合目镜与直角棱镜水平对齐。

所述的镜身壳体内还设置有回转引电器。

所述的镜头壳体的前侧还设置有保护玻璃A。

所述的方位手轮的一侧设置有方位刻度圈，所述的俯仰手轮的下侧设置有俯仰刻度圈。

所述的激光接收器壳体的内还设置有保护玻璃B，保护玻璃B位于接收透镜A的前侧，所述的激光接收器壳体的前端面上盖合有橡胶保护盖，后端面上盖合有后盖。

所述的激光角反射器的顶部还安装有概略瞄准器。

所述的目镜筒的前端还安装有眼罩。

所述的镜头壳体的顶部前侧还设置有激光指示灯。

本发明具有以下优点：

1、可通过光电编码器实时测量该数字式测角装置方位转动角度，以标定目标的相对角度，并通过电缆将测量角度数据输出，可配合完成激光测距功能，同时接收目标发送的该装置所在位置大地坐标参数激光通信信号，并实现激光通信信号数据的处理和传输，由电缆输出给外部显示装置显示数字式测角装置实时坐标参数和角度信息，满足大地测绘中激光数据通信接收和角度测量及观察瞄准功能。

2、本发明采用18位绝对值高精度光电编码器，编码器直接与被测转轴连接，角度测量实时性好且测量精度高，360o测量范围内可达到0.006o。由于此类安装结构可靠性高，如果选用更高精度的光电编码器，还可提高角度测量精度。

3、本发明采用激光脉冲信号方式实现了通信数据的传输，数据传输的实时性和可靠性高，形成测量系两端的数据交换。比传统大地测量的单向数据获取更方便。

4、本发明特别适合1000米以内的可见大地测量及测量中的数据交换，亦可用于军用炮兵阵地测量且快速、方便。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中沿A-A剖视结构示意图；

图3为镜身组件的剖视结构示意图；

图4为镜头组件的剖视结构示意图；

图5为镜头组件的结构示意图；

图6为激光接收器的剖视结构示意图；

图7为本发明的观瞄光学系统图；

图中：1-下镜体组件，2-镜身组件，3-镜头组件，4-激光角反射器，5-俯仰手轮，6-激光接收器，7-信号电缆A，8-方位手轮，9-目镜组件，10-目镜筒，11-竖直筒，12-眼罩，13-胶合目镜，14-分划板，15-直角棱镜，16-物镜组件，17-道威棱镜组，18-镜身壳体，19-蜗轮筒，20-控制信号处理板，21-光电编码器，22-回转引电器，23-镜头壳体，24-反光镜座，25-大齿环，26-扇形齿轮，27-反光镜，28-保护玻璃A，29-激光指示灯，30-方位刻度圈，31-俯仰刻度圈，32-方位蜗杆，33-上锥齿，34-俯仰蜗杆，35-概略瞄准器，36-激光接收器壳体，37-接收透镜A，38-接收透镜B，39-保护玻璃B，40-橡胶保护盖，41-激光接收电路板，42-激光放大电路板，43-信号电缆B，44-后盖，45-扇形蜗轮。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1和图2所示，一种具有激光通信功能的数字式测角装置，它包括下镜体组件1、镜身组件2、镜头组件3、激光角反射器4、激光接收器6和目镜组件9，下镜体组件1同轴设置于镜身组件2的下方，镜头组件3设置于镜身组件2的上方，激光角反射器4和激光接收器6分别设置于镜头组件3的两侧，如图5所示，所述的激光角反射器4的顶部还安装有概略瞄准器35，目镜组件9设置于下镜体组件1的一侧，且目镜组件9的轴线与下镜体组件1的轴线垂直相交，所述下镜体组件1包括竖直筒11、直角棱镜15和物镜组件16，竖直筒11内部下侧固定设置有直角棱镜15，物镜组件16固定安装在竖直筒11内部上侧，且与竖直筒11同轴，如图3所示，所述镜身组件2包括镜身壳体18、蜗轮筒19、方位蜗杆32、光电编码器21、控制信号处理板20和方位手轮8，镜身壳体18的下端固定在竖直筒11的上端，蜗轮筒19同轴安装在镜身壳体18内部，方位蜗杆32的一端与蜗轮筒19的下端啮合，另一端连接有方位手轮8，所述的方位手轮8的一侧设置有方位刻度圈30，所述的俯仰手轮5的下侧设置有俯仰刻度圈31，镜身壳体18内还设置有光电编码器21和控制信号处理板20，光电编码器21的信号输出端与控制信号处理板20的信号输入端连接，控制信号处理板20的信号输出端与通过信号电缆A7与外部上位机连接，蜗轮筒19的下部配合安装有上锥齿33，上锥齿33的下方安装有道威棱镜座，所述道威棱镜座与上锥齿33啮合，道威棱镜座上安装有道威棱镜组17，所述的镜身壳体18内还设置有回转引电器22，保证镜头组件3中激光接收器6输出的激光通信信号在N×360o转动范围内不间断的传输给控制信号处理板20经处理后转换为RS232串口信号，由信号电缆A7输出给外部显示装置显示数字式测角装置实时坐标参数，如图4所示，所述镜头组件3包括镜头壳体23、反光镜座24、大齿环25、扇形齿轮26和反光镜27，镜头壳体23的下端固定安装在镜身壳体18的上端，反光镜座24可转动地安装在镜头壳体23内，反光镜座24内侧固定有同轴的大齿环25，大齿环25与扇形齿轮26啮合，扇形齿轮26与激光接收器6相连，反光镜27固定安装在反光镜座24上，大齿环25上铰接有扇形蜗轮45，镜头壳体23内转动安装有俯仰蜗杆34，扇形蜗轮45与俯仰蜗杆34的下部啮合，俯仰蜗杆34的顶部固定有俯仰手轮5，所述的镜头壳体23的前侧还设置有保护玻璃A28，所述的镜头壳体23的顶部前侧还设置有激光指示灯29，当控制信号处理板20接收到激光信号数据后，控制信号处理板20控制激光指示灯29闪烁，提示目标，数字式测角装置已接收到目标发送的激光信号，如图6所示，所述的激光接收器6包括激光接收器壳体36、接收透镜A37、接收透镜B38、激光接收电路板41和激光放大电路板42，激光接收器壳体36固定在镜头壳体23的侧壁上，激光接收器壳体36内部沿从前至后依次固定有接收透镜A37、接收透镜B38、激光接收电路板41和激光放大电路板42，激光放大电路板42通过信号电缆B43与控制信号处理板20相连，所述的激光接收器壳体36的内还设置有保护玻璃B39，保护玻璃B39位于接收透镜A37的前侧，所述的激光接收器壳体36的前端面上盖合有橡胶保护盖40，后端面上盖合有后盖44，使用时，激光信号通过保护玻璃B39，再通过接收透镜A37和接收透镜B38，将激光信号汇聚在激光接收电路板41的传感器靶面上，激光接收电路板41将接收的激光信号经激光放大电路板42放大后，经信号电缆B43到回转引电器22，再经控制信号处理板20解码处理并转换为RS232串口信号，由信号电缆A7输出给外部显示装置数字式测角装置实时坐标参数，所述的目镜组件9包括目镜筒10、胶合目镜13和分划板14，目镜筒10的后端固定在竖直筒11的侧壁上，目镜筒10内部沿从前至后的方向依次设置有胶合目镜13和分划板14，胶合目镜13与直角棱镜15水平对齐，所述的目镜筒10的前端还安装有眼罩12。

本发明的工作原理如下：通过转动镜身组件2的方位手轮8和镜头组件3的俯仰手轮5来实现目标瞄准和测角功能，目标经镜头组件3中反光镜27反射的像通过下镜体组件1中道威棱镜组17，再通过物镜组16和直角棱镜15，90o转向后在分划板14上成像，通过目镜组件9观察分划板14上的十字线中心压住目标像进行瞄准，在目标瞄准后通过镜头组件3上的激光接收器6获得目标的激光通信信息，激光通信信息经镜身组件2上的控制信号处理板20处理后得到数字式测角装置需要的位置坐标参数信息，并通过信号电缆A7上传到外部显示装置显示数字式测角装置实时坐标参数和角度信息。通过转动镜身组件2的方位手轮8使方位蜗杆32转动，带动蜗轮筒19转动，从而带动镜头组件3以瞄准目标和光电编码器21轴转动以测量方位转动角度，光电编码器21将测得的方位角度转换为数字信号传给控制信号处理板20，通过控制信号处理板20转换为RS232串口信号，由信号电缆A7输出给外部显示装置显示其方位角度值。

Claims (8)

1.一种具有激光通信功能的数字式测角装置，其特征在于：它包括下镜体组件（1）、镜身组件（2）、镜头组件（3）、激光角反射器（4）、激光接收器（6）和目镜组件（9），下镜体组件（1）同轴设置于镜身组件（2）的下方，镜头组件（3）设置于镜身组件（2）的上方，激光角反射器（4）和激光接收器（6）分别设置于镜头组件（3）的两侧，目镜组件（9）设置于下镜体组件（1）的一侧，且目镜组件（9）的轴线与下镜体组件（1）的轴线垂直相交，所述下镜体组件（1）包括竖直筒（11）、道威棱镜组（17）、直角棱镜（15）和物镜组件（16），竖直筒（11）内部下侧固定设置有直角棱镜（15），物镜组件（16）固定安装在竖直筒（11）内部上侧，且与竖直筒（11）同轴，竖直筒（11）上方安装有道威棱镜座，所述道威棱镜座与上锥齿（33）啮合，道威棱镜座上安装有道威棱镜组（17），所述镜身组件（2）包括镜身壳体（18）、蜗轮筒（19）、方位蜗杆（32）、光电编码器（21）、控制信号处理板（20）和方位手轮（8），镜身壳体（18）的下端固定在竖直筒（11）的上端，蜗轮筒（19）同轴安装在镜身壳体（18）内部，方位蜗杆（32）的一端与蜗轮筒（19）的下端啮合，另一端连接有方位手轮（8），镜身壳体（18）内还设置有光电编码器（21）和控制信号处理板（20），光电编码器（21）的信号输出端与控制信号处理板（20）的信号输入端连接，控制信号处理板（20）的信号输出端与通过信号电缆A（7）与外部上位机连接，蜗轮筒（19）的下部配合安装有上锥齿（33），上锥齿（33）的下方安装有道威棱镜座，所述道威棱镜座与上锥齿（33）啮合，道威棱镜座上安装有道威棱镜组（17），所述镜头组件（3）包括镜头壳体（23）、反光镜座（24）、大齿环（25）、扇形齿轮（26）和反光镜（27），镜头壳体（23）的下端固定安装在镜身壳体（18）的上端，反光镜座（24）可转动地安装在镜头壳体（23）内，反光镜座（24）内侧固定有同轴的大齿环（25），大齿环（25）与扇形齿轮（26）啮合，扇形齿轮（26）与激光接收器（6）相连，反光镜（27）固定安装在反光镜座（24）上，大齿环（25）上铰接有扇形蜗轮（45），镜头壳体（23）内转动安装有俯仰蜗杆（34），扇形蜗轮（45）与俯仰蜗杆（34）的下部啮合，俯仰蜗杆（34）的顶部固定有俯仰手轮（5），所述的激光接收器（6）包括激光接收器壳体（36）、接收透镜A（37）、接收透镜B（38）、激光接收电路板（41）和激光放大电路板（42），激光接收器壳体（36）固定在镜头壳体（23）的侧壁上，激光接收器壳体（36）内部沿从前至后依次固定有接收透镜A（37）、接收透镜B（38）、激光接收电路板（41）和激光放大电路板（42），激光放大电路板（42）通过信号电缆B（43）与控制信号处理板（20）相连，所述的目镜组件（9）包括目镜筒（10）、胶合目镜（13）和分划板（14），目镜筒（10）的后端固定在竖直筒（11）的侧壁上，目镜筒（10）内部沿从前至后的方向依次设置有胶合目镜（13）和分划板（14），胶合目镜（13）与直角棱镜（15）水平对齐。

2.根据权利要求1所述的一种具有激光通信功能的数字式测角装置，其特征在于：所述的镜身壳体（18）内还设置有回转引电器（22）。

3.根据权利要求1所述的一种具有激光通信功能的数字式测角装置，其特征在于：所述的镜头壳体（23）的前侧还设置有保护玻璃A（28）。

4.根据权利要求1所述的一种具有激光通信功能的数字式测角装置，其特征在于：所述的方位手轮（8）的一侧设置有方位刻度圈（30），所述的俯仰手轮（5）的下侧设置有俯仰刻度圈（31）。

5.根据权利要求1所述的一种具有激光通信功能的数字式测角装置，其特征在于：所述的激光接收器壳体（36）的内还设置有保护玻璃B（39），保护玻璃B（39）位于接收透镜A（37）的前侧，所述的激光接收器壳体（36）的前端面上盖合有橡胶保护盖（40），后端面上盖合有后盖（44）。

6.根据权利要求1所述的一种具有激光通信功能的数字式测角装置，其特征在于：所述的激光角反射器（4）的顶部还安装有概略瞄准器（35）。

7.根据权利要求1所述的一种具有激光通信功能的数字式测角装置，其特征在于：所述的目镜筒（10）的前端还安装有眼罩（12）。

8.根据权利要求1所述的一种具有激光通信功能的数字式测角装置，其特征在于：所述的镜头壳体（23）的顶部前侧还设置有激光指示灯（29）。