CN106840045A - 一种自准直仪的精度检测装置及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自准直仪的精度检测装置及其检测方法，包括自准直仪、角锥棱镜、第一反射镜和第二反射镜，其中，所述第一反射镜的口径占用自准直仪的半口径，自准直仪发出的光通过第一反射镜反射形成自准直光路，所述第一反射镜的光轴作为所述检测装置的基准，自准直仪的另外半口径将十字像通过角锥棱镜和第二反射镜反射形成自准直光路。本发明提供的自准直仪的精度检测装置及其检测方法通过使用反射镜和角锥棱镜，在同一自准直仪的标定下，达到两个反向反射面的光轴平行，消除了由于中介标准件的角度误差给自准直仪精度检测引入的误差，提高了自准直仪的零位定标精度，降低了自准直仪的定标和精度检测试验的成本和时间。

Description

一种自准直仪的精度检测装置及其检测方法

技术领域

本发明涉及光学检测技术领域，特别是涉及一种自准直仪的精度检测装置及其检测方法。

背景技术

自准直仪作为小角度精密测量设备，其绝对零位的标定和精度检测是一个较为重要的问题。现有的自准直仪的精度检测方法主要是通过多面棱体或者双面反射镜配合标准自准直仪或高精度经纬仪或干涉仪进行标定以及精度检测。

然而，利用多面棱体或双面反射镜作为中介标准件的缺陷较为明显。一方面，双面反射镜的平行度误差很难加工到1″以内，加工难度和成本十分高；另一方面，双面反射镜在双面镀反射膜之后无法测量平行度误差，只能通过镀膜前的误差和膜层的影响进行估算，这就添加了人为的不确定度。多面棱体则同样存在角度误差和加工成本高的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种自准直仪的精度检测装置及其检测方法，以提高自准直仪的检测精度，同时降低检测成本和时间。

在一方面，本发明提供的自准直仪的精度检测装置包括自准直仪、角锥棱镜、第一反射镜和第二反射镜，其中，所述第一反射镜的口径占用自准直仪的半口径，自准直仪发出的光通过第一反射镜反射形成自准直光路，所述第一反射镜的光轴作为所述检测装置的基准，自准直仪的另外半口径将十字像通过角锥棱镜和第二反射镜反射形成自准直光路。

在本发明的一些实施例中，所述第一反射镜和第二反射镜的光轴互相平行。

在本发明的一些实施例中，所述自准直仪为标准自准直仪。

在本发明的一些实施例中，所述第一反射镜为单面反射镜。

在本发明的一些实施例中，所述第一反射镜为单面反射镜。

在本发明的一些实施例中，所述自准直仪的精度检测装置还包括回转台，所述回转台用于放置角锥棱镜、第一反射镜和第二反射镜。

在本发明的一些实施例中，所述自准直仪的精度检测装置还包括待检测自准直仪，所述待检测自准直仪用于向第二反射镜发出光，并接收经所述第二反射镜反射的光。

在另一方面，本发明还提供一种自准直仪的精度检测装置的检测方法，包括以下步骤：

1)第一反射镜的口径占用自准直仪的半口径，自准直仪发出的光通过第一反射镜反射形成自准直光路，第一反射镜的光轴作为基准，自准直仪的另外半口径将十字像通过角锥棱镜和第二反射镜反射形成自准直光路，使所述第一反射镜和第二反射镜的光轴互相平行；

2)将待检自准直仪步骤1)的光路中，调节待检自准直仪，使待检自准直仪的目视分划板十字丝与投影分划板十字丝的像重合，将此时图像传感器接收器件上所接受的十字丝像位置确定为待检自准直仪的绝对零位；

3)待检自准直仪206零位标定后，顺时针转动回转台，根据精度和视场要求读取若干数值α1、α2、α3........αn，此时自准直仪的读数分别为β1、β2、β3.......βn；待检自准直仪的精度测试初始值为α0，标准自准直仪的初始示数为β0，则待检自准直仪的角度误差为

γ1＝(α1-α0)-(β1-β0)

γ2＝(α2-α0)-(β2-β0)

γ3＝(α3-α0)-(β3-β0)

......

γn＝(αn-α0)-(βn-β0)

一组测试结束后，再逆时针由最大角度转到零位逐次测量，测试获得第二组数据，在由零位逆时针转动至最大视场角并逐次获得测量值，获得第三组数据；最后在从逆时针最大角度处转回零位，逐次获得测量值，获得第四组数据。

从上面的所述可以看出，本发明提供的自准直仪的精度检测装置及其检测方法通过使用反射镜和角锥棱镜，在同一自准直仪的标定下，达到两个反向反射面的光轴平行，消除了由于中介标准件的角度误差给自准直仪精度检测引入的误差，提高了自准直仪的零位定标精度，降低了自准直仪的定标和精度检测试验的成本和时间。因此，本发明具有操作简单、使用方便、测量精度高等特点，具有很大实际应用价值。

附图说明

图1为本发明实施例的两块反射镜光轴绝对平行的结构示意图；

图2为本发明实施例的自准直仪零位标定和精度检测的结构示意图。

其中：101-第一反射镜；102-角锥棱镜；103-第二反射镜；104-回转台；201-第一反射镜；202-角锥棱镜；203-第二反射镜；204-回转台；205-自准直仪；206-待检测自准直仪；207-投影分划板；208-目视分划板；209-图像传感器接收器件。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

需要说明的是，发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。

参见图1，其为本发明实施例的两块反射镜光轴绝对平行的结构示意图。作为本发明的一个实施例，所述自准直仪的精度检测装置包括自准直仪105、角锥棱镜102、第一反射镜101和第二反射镜103，其中，所述第一反射镜101的口径占用自准直仪105的半口径，自准直仪105发出的光通过第一反射镜101反射形成自准直光路，所述第一反射镜101的光轴(光轴1)作为所述检测装置的基准，自准直仪105的另外半口径将十字像通过角锥棱镜102和第二反射镜103反射形成自准直光路。优选地，所述第一反射镜101的光轴(光轴1)和第二反射镜103的光轴(光轴2)互相平行。

由于角锥棱镜102有约3-4″的角度误差，可以通过第二反射镜103进行补偿。由于第一反射镜101和第二反射镜103分别由同一个自准直仪105进行自准直标定，所以第一反射镜101和第二反射镜103的镜面法线平行，即第一反射镜101和第二反射镜103的光轴互相平行。因此，本发明通过角反射镜和反射镜相互补偿的装置彻底消除现有检测方法中的加工误差。

其中，所述自准直仪105为标准自准直仪，是经过校准的自准直仪。可选地，所述第一反射镜101为单面反射镜。可选地，所述第二反射镜103为单面反射镜。

在本发明的另一个实施例中，所述自准直仪的精度检测装置还包括回转台104，所述回转台用于放置角锥棱镜102、第一反射镜101和第二反射镜103，以便于调整角锥棱镜102、第一反射镜101和第二反射镜103，使第一反射镜101的光轴(光轴1)和第二反射镜103的光轴(光轴2)互相平行。优选地，所述回转台104为精密回转台，从而提高检测精度。

在本发明的另一个实施例中，如图2所示，所述自准直仪的精度检测装置还包括待检测自准直仪206，所述待检测自准直仪206用于向第二反射镜203发出光，并接收经所述第二反射镜203反射的光。

可见，本发明提供的自准直仪的精度检测装置所需元件简单，调整方便，可以很好的保证两个反射面的绝对平行，降低了光学元件的加工精度要求，降低了成本。

本发明还提供一种采用上述自准直仪的精度检测装置进行精度检测的方法，可以包括以下步骤：

1)两块反射镜光轴的平行标定：如图1所示，第一反射镜201的口径占用自准直仪205的半口径，自准直仪205发出的光通过第一反射镜201反射形成自准直光路，第一反射镜201的光轴(光轴1)作为基准，自准直仪205的另外半口径将十字像通过角锥棱镜202和第二反射镜203反射形成自准直光路，使所述第一反射镜201的光轴(光轴1)和第二反射镜203的光轴(光轴2)互相平行。由于角锥棱镜202有约3-4″的角度误差，可以通过第二反射镜203进行补偿。由于第一反射镜201和第二反射镜203分别由同一个自准直仪205进行自准直标定，所以第一反射镜201和第二反射镜203的镜面法线平行，即第一反射镜201和第二反射镜203的光轴互相平行。

2)待检自准直仪的零位标定：将待检自准直仪206置于光路中，调节待检自准直仪206，使待检自准直仪206的目视分划板208十字丝与投影分划板207十字丝的像重合，将此时图像传感器接收器件209上所接受的十字丝像位置确定为待检自准直仪206的绝对零位。

3)待检自准直仪的精度检测：待检自准直仪206零位标定后，顺时针转动回转台204，根据精度和视场要求读取若干数值α1、α2、α3........αn，此时自准直仪205的读数分别为β1、β2、β3.......βn；待检自准直仪206的精度测试初始值为α0，标准自准直仪的初始示数为β0，则待检自准直仪206的角度误差为

γ1＝(α1-α0)-(β1-β0)

γ2＝(α2-α0)-(β2-β0)

γ3＝(α3-α0)-(β3-β0)

......

γn＝(αn-α0)-(βn-β0)

一组测试结束后，再逆时针由最大角度转到零位逐次测量，测试获得第二组数据。在由零位逆时针转动至最大视场角并逐次获得测量值，获得第三组数据；最后在从逆时针最大角度处转回零位，逐次获得测量值，获得第四组数据。

通过四组数据的测试，一方面可以消除测试过程中的粗大误差，另一方面可以消除转台转动误差对测量精度的影响。

因此，基于所述自准直仪的精度检测装置的自准直仪零点标定和精度检测方法同样具有操作简单，装调方便和实验周期短和成本低的特点，并且提高了自准直仪标定精度和测试精度，简化了自准直仪的标定和测试方法。本方法可以广泛应用于自准直仪、经纬仪、自准直经纬仪、干涉仪等高精度测角仪器的光轴平行性装调精度测试。应用范围广，通用性好。

本发明提供的自准直仪的精度检测装置及其检测方法可以代替双面反射镜和多面棱体等光学元件的组合装置，能够消除由光学元件平行误差引起的角度测试误差，与以往方法比，更加易操作、装调，试验周期短、成本低。

由此可见，本发明提供的自准直仪的精度检测装置及其检测方法通过使用反射镜和角锥棱镜，在同一自准直仪的标定下，达到两个反向反射面的光轴平行，消除了由于中介标准件的角度误差给自准直仪精度检测引入的误差，提高了自准直仪的零位定标精度，降低了自准直仪的定标和精度检测试验的成本和时间。因此，本发明具有操作简单、使用方便、测量精度高等特点，具有很大实际应用价值。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种自准直仪的精度检测装置，其特征在于，包括自准直仪、角锥棱镜、第一反射镜和第二反射镜，其中，所述第一反射镜的口径占用自准直仪的半口径，自准直仪发出的光通过第一反射镜反射形成自准直光路，所述第一反射镜的光轴作为所述检测装置的基准，自准直仪的另外半口径将十字像通过角锥棱镜和第二反射镜反射形成自准直光路。

2.根据权利要求1所述的自准直仪的精度检测装置，其特征在于，所述第一反射镜和第二反射镜的光轴互相平行。

3.根据权利要求1所述的自准直仪的精度检测装置，其特征在于，所述自准直仪为标准自准直仪。

4.根据权利要求1所述的自准直仪的精度检测装置，其特征在于，所述第一反射镜为单面反射镜。

5.根据权利要求1所述的自准直仪的精度检测装置，其特征在于，所述第一反射镜为单面反射镜。

6.根据权利要求1所述的自准直仪的精度检测装置，其特征在于，还包括回转台，所述回转台用于放置角锥棱镜、第一反射镜和第二反射镜。

7.根据权利要求1所述的自准直仪的精度检测装置，其特征在于，还包括待检测自准直仪，所述待检测自准直仪用于向第二反射镜发出光，并接收经所述第二反射镜反射的光。

8.一种根据权利要求1-7中任意一项所述的双自准直仪的精度检测装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)第一反射镜的口径占用自准直仪的半口径，自准直仪发出的光通过第一反射镜反射形成自准直光路，第一反射镜的光轴作为基准，自准直仪的另外半口径将十字像通过角锥棱镜和第二反射镜反射形成自准直光路，使所述第一反射镜和第二反射镜的光轴互相平行；

2)将待检自准直仪步骤1)的光路中，调节待检自准直仪，使待检自准直仪的目视分划板十字丝与投影分划板十字丝的像重合，将此时图像传感器接收器件上所接受的十字丝像位置确定为待检自准直仪的绝对零位；

3)待检自准直仪206零位标定后，顺时针转动回转台，根据精度和视场要求读取若干数值α1、α2、α3........αn，此时自准直仪的读数分别为β1、β2、β3.......βn；待检自准直仪的精度测试初始值为α0，标准自准直仪的初始示数为β0，则待检自准直仪的角度误差为

γ1＝(α1-α0)-(β1-β0)

γ2＝(α2-α0)-(β2-β0)

γ3＝(α3-α0)-(β3-β0)

......

γn＝(αn-α0)-(βn-β0)

一组测试结束后，再逆时针由最大角度转到零位逐次测量，测试获得第二组数据，在由零位逆时针转动至最大视场角并逐次获得测量值，获得第三组数据；最后在从逆时针最大角度处转回零位，逐次获得测量值，获得第四组数据。