CN106248105B - 一种自准直经纬仪双照准差标定系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种自准直经纬仪双照准差标定系统。该系统包括标定工作台、可调支架以及双目标模拟器；待测自准直经纬仪以及可调支架均安装在标定工作台上；双目标模拟器安装在可调支架上并且待测自准直经纬仪的中心高度和目标模拟器的光轴中心高度等高；双目标模拟器包括沿着待测自准直经纬仪的出射光路依次设置的平板玻璃、双胶合透镜组、分划板以及照明器；平板玻璃用于给待测自准直经纬仪提供平面反射目标；双胶合透镜组、分划板以及照明器用于给待测自准直经纬仪提供无穷远目标；本发明不仅结构简单、易于操作并且可一次性实现标定平面反射目标和无穷远目标的工作，大大提高了工作效率。

Description

一种自准直经纬仪双照准差标定系统
技术领域
本发明属于光学技术领域，涉及一种标定系统，尤其涉及一种自准直经纬仪双照准差标定系统。
背景技术
自准直经纬仪是具备自准直测量功能的精密光电测角仪器，主要用于测量水平面方位角和垂直面俯仰角，可分为光学式和电子式两类。如今，随着科学技术的发展和国家建设的需要，自准直经纬仪已不单是大地测量用仪器，其更多应用于精密工程测量和检定计量等科研技术领域。目前，国内许多科研院所的光学测量实验室、检定计量实验室及角度测量实验室等均配备有自准直经纬仪，其可完成光学系统视场角的测量、光轴角度关系的测量、平行光管出光平行性的标校及平行光管焦距的标校等一系列实验室测试项目。因此，自准直经纬仪在科研技术领域也显示出越来越重要的作用。
照准差是经纬仪重要的指标项，反映了该经纬仪的精度等级，可通过正倒镜测量来确定。对于带有自准直测量功能的自准直经纬仪来说，其目视分划板与自准直分划板不同轴会造成——正倒镜测量无穷远目标得到的照准差和正倒镜测量平面反射目标得到的照准差不同，即出现双照准差——无穷远照准差、自准直照准差的现象。双照准差对于自准直经纬仪来说，不论是光学式，还是电子式，皆无法通过校正来消除。在高精度的方位角测量中，由于双照准差的存在，势必会造成测量结果不准确，
传统标定方法的具体步骤是：先将被测自准直经纬仪安放在经纬仪测试台上，调平被测自准直经纬仪，通过被测自准直经纬仪的望远镜瞄准由经纬仪测试台水平平行光管提供的无穷远目标像，分别正倒镜测量得到无穷远目标像的方位值，通过计算得到无穷远照准差。再将被测自准直经纬仪安放在大口径的平面反射镜前，调平被测自准直经纬仪，开启被测自准直经纬仪的自准直照明，通过被测自准直经纬仪的望远镜瞄准由平面反射镜提供的反射目标像，分别正倒镜测量得到反射目标像的方位值，通过计算得到自准直照准差。
传统测试方法存在的弊端是：双照准差的标定需在不同设备上进行，架设不便，且标定过程中被测自准直经纬仪正倒镜测量次数为两次，标定时间较长，至少为20min，导致效率较低。
发明内容
为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种结构简单、易于操作并可一次性标定平面反射目标和无穷远目标的自准直经纬仪双照准差标定系统。
本发明的具体技术方案是：
本发明提供了一种自准直经纬仪双照准差标定系统，包括标定工作台、可调支架以及双目标模拟器；
待测自准直经纬仪以及可调支架均安装在标定工作台上；双目标模拟器安装在可调支架上并且待测自准直经纬仪的中心高度和目标模拟器的光轴中心高度等高；
双目标模拟器的的波像差RMS值不低于λ/4；其中，λ代表波长；
双目标模拟器包括沿着待测自准直经纬仪的出射光路依次设置的平板玻璃、双胶合透镜组、分划板以及照明器；
平板玻璃用于给待测自准直经纬仪提供平面反射目标；平板玻璃的外透射面镀有半透半反膜，内透射面镀有增透膜，外透射面和内透射面的平行差不大于3″；
双胶合透镜组、分划板以及照明器用于给待测自准直经纬仪提供无穷远目标；分划板位于双胶合透镜组的焦面处。
由于需要标定的照准差要求精度较高，装配时，应保证平面玻璃的法线与水平面的夹角以及双胶合透镜组的光轴与水平面的夹角均不超过15″。
上述标定工作台为光学隔振台，用于安放被测自准直经纬仪、双目标模拟器及可调支架，承重不低于80kg。
上述双胶合透镜组的焦距为550mm～1000mm，焦距恒定。
上述照明器为卤钨灯泡并带有黄绿色毛玻璃片。
上述可调支架上下调整范围为0-100mm。
本发明的优点是：
1、本发明系统的结构简单。本发明采用了平板玻璃和双胶合透镜组作为双目标模拟器的基本结构组成，为透射式结构，相对于其他结构形式(如反射式)来说，结构十分简单，光能损失小，且易于加工。本发明与传统标定方法中的两种不同设备相比，简化为一套系统，使得自准直经纬仪双照准差标定系统从根本上实现了结构简单。
2、本发明系统的工作效率高。本发明采用了双胶合透镜组、分划板和照明器，可为被测自准直经纬仪的无穷远照准差的标定提供无穷远目标，还采用了平板玻璃，且平板玻璃的外透射面镀有半透半反膜，可为被测自准直经纬仪的自准直照准差的标定提供平面反射目标，且不影响无穷远目标像的透射，如此设计实现了对双照准差的同时标定，不需要再在两种不同设备上分别进行标定，且标定过程中被测自准直经纬仪正倒镜测量次数仅为一次，测试时间缩短至10min以内，相比传统标定方法效率至少提高一倍，实现了自准直经纬仪双照准差标定过程中的高效率。
附图说明
图1为本发明所提供的自准直经纬仪双照准差标定系统的测试示意图。
1-自准直经纬仪；2-双目标模拟器；3-可调支架；4-标定工作台；5-平板玻璃；6-双胶合透镜组；7-分划板；8-照明器。
具体实施方式
本发明提供了一种自准直经纬仪双照准差标定的新系统，该自准直经纬仪双照准差标定系统中的平板玻璃、双胶合透镜组、分划板和照明器为同光轴，组合在一起构成双目标模拟器；双目标模拟器固定在可调支架上；可调支架固定在标定工作台台面上；被测自准直经纬仪安放在标定工作台台面上。
下面将结合附图对本发明进行详细阐述：
参见图1，本发明提供了一种自准直经纬仪双照准差标定的新系统，该自准直经纬仪双照准差标定系统用到的仪器设备包括被测自准直经纬仪1、双目标模拟器2、可调支架3和标定工作台4，其中双目标模拟器2包括沿着待测自准直经纬仪1的出射光路依次设置平板玻璃5、双胶合透镜组6、分划板7以及照明器8。
该自准直经纬仪双照准差标定系统的双目标模拟器固定在可调支架上；可调支架固定在标定工作台台面上；被测自准直经纬仪安放在标定工作台台面上；通过可调支架上下调节双目标模拟器的光轴中心高度，使被测自准直经纬仪的中心高度与双目标模拟器的光轴中心高度等高，且使双目标模拟器的出光口对准被测自准直经纬仪的望远镜。
其中，本发明所述的被测自准直经纬仪1可以是各等级的光学式自准直经纬仪或者各等级的电子式自准直经纬仪。
双目标模拟器的波像差RMS值不低于λ/4，其中，λ代表波长；可模拟无穷远目标和平面反射目标两种目标，平板玻璃用于给待测自准直经纬仪提供平面反射目标；平板玻璃的外透射面镀有半透半反膜，内透射面镀有增透膜，外透射面和内透射面的平行差不大于3″；
双胶合透镜组、分划板以及照明器用于给待测自准直经纬仪提供无穷远目标；分划板位于双胶合透镜组的焦面处；两种目标的方向与水平面的夹角均不超过15″。
可调支架3用于支撑和固定双目标模拟器2，且为适应不同中心高度的被测自准直经纬仪1，可调支架3的上下高度可调范围为100mm，使双目标模拟器2的光轴中心高度在200mm～300mm范围内可变。
标定工作台4是光学隔振台，台面上安放有被测自准直经纬仪、可调支架及双目标模拟器，标定工作台的承重不低于80kg。
平板玻璃5的外透射面镀有半透半反膜，内透射面镀有增透膜，该两面平行差不大于3″。
双胶合透镜组6的焦距在550mm～1000mm范围内，焦距恒定。
分划板7是十字丝目标分划板，位于双胶合透镜组的焦面处。
照明器8是带有黄绿色毛玻璃片的卤钨灯泡。
根据上面对该系统结构的描述，现对其标定原理进行描述，主要分为以下四步：
1)各零部件的装配和调节
将双目标模拟器2安置在可调支架3上，可调支架3固定在标定工作台4的台面上；在标定工作台4的台面上安放被测自准直经纬仪1，根据被测自准直经纬仪1的中心高度，上下调节可调支架3，使双目标模拟器2的光轴中心高度与被测自准直经纬仪1的中心高度等高，此时被测自准直经纬仪1的望远镜对准双目标模拟器2的出光口；
2)正镜时获取平面反射目标和无穷远目标的方位值；
使自准直经纬仪1处于正镜位置，调平自准直经纬仪1；开启双目标模拟器2的照明器8，通过被测自准直经纬仪1的望远镜瞄准无穷远目标——分划板7的十字丝像，由自准直经纬仪1读取方位值A∞L；关闭双目标模拟器2的照明器8，开启被测自准直经纬仪1的自准直照明，通过被测自准直经纬仪1的望远镜瞄准由双目标模拟器2的平板玻璃5返回的平面反射目标，由自准直经纬仪1读取方位值AZL；
2)倒镜时获取平面反射目标和无穷远目标的方位值；
纵转自准直经纬仪1的望远镜至倒镜位置，通过被测自准直经纬仪1的望远镜瞄准由双目标模拟器2的平板玻璃5返回的平面反射目标，由自准直经纬仪1读取方位值AZR；开启双目标模拟器2的照明器8，关闭被测自准直经纬仪1的自准直照明，通过被测自准直经纬仪1的望远镜瞄准无穷远目标——分划板7的十字丝像，由自准直经纬仪1读取方位值A∞R；
4)无穷远照准差和自准直照准差的计算；
根据公式C∞＝(A∞L-A∞R±180°)/2和CZ＝(AZL-AZR±180°)/2分别计算被测自准直经纬仪的无穷远照准差和自准直照准差。

Claims (6)

1.一种自准直经纬仪双照准差标定系统，其特征在于：包括标定工作台、可调支架以及双目标模拟器；
待测自准直经纬仪以及可调支架均安装在标定工作台上；双目标模拟器安装在可调支架上并且待测自准直经纬仪的中心高度和目标模拟器的光轴中心高度等高；
所述双目标模拟器的波像差RMS值不低于λ/4；
双目标模拟器包括沿着待测自准直经纬仪的出射光路依次设置的平板玻璃、双胶合透镜组、分划板以及照明器；
平板玻璃用于给待测自准直经纬仪提供平面反射目标；平板玻璃的外透射面镀有半透半反膜，内透射面镀有增透膜，外透射面和内透射面的平行差不大于3″；
双胶合透镜组、分划板以及照明器用于给待测自准直经纬仪提供无穷远目标；分划板位于双胶合透镜组的焦面处。
2.根据权利要求1所述的自准直经纬仪双照准差标定系统，其特征在于：所述平板玻璃的法线与水平面的夹角以及双胶合透镜组的光轴与水平面的夹角均不超过15″。
3.根据权利要求1所述的自准直经纬仪双照准差标定系统，其特征在于：所述标定工作台为光学隔振台。
4.根据权利要求1所述的自准直经纬仪双照准差标定系统，其特征在于：所述双胶合透镜组的焦距为550mm～1000mm。
5.根据权利要求1所述的自准直经纬仪双照准差标定系统，其特征在于：所述照明器为卤钨灯泡并带有黄绿色毛玻璃片。
6.根据权利要求1所述的自准直经纬仪双照准差标定系统，其特征在于：所述可调支架上下调整范围为0-100mm。
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