CN106840127A - 一种用于光学测量的仪器及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于光学测量的仪器及其测量方法，测量仪器包括激光指向扩束镜及主机、支座和底座，主机后端水平滑动套装在支座前端盲孔内，支座上设有激光指向扩束镜及主机纵向平移机构，在支座与底座之间设有激光指向扩束镜及主机升降调节机构和水平旋转定位机构；激光指向扩束镜及主机纵向平移机构包括千分尺，激光指向扩束镜及主机水平旋转定位机构包括水平转动板、转动杆、限位块及水平支撑板、支撑结构和限位结构，激光指向扩束镜及主机升降调节机构包括升降调节立柱Ⅰ和Ⅱ；测量方法依次包括激光指向扩束镜及主机高低位置、纵向位置及水平指向调整的准备步骤。本发明集灵活、方便、实用性于一体，从而降低工人劳动强度，提高施工效率。

Description

一种用于光学测量的仪器及其测量方法

技术领域

本发明属于工程测量技术领域，特别是涉及一种用于光学测量的仪器及其测量方法。

背景技术

​现有的激光指向仪是采用低功耗半导体激光器发出激光，通过光学系统会聚，使其成为高度准直的激光束，通过水平和垂直微调，完成指向工作。现已有的激光指向仪体积较大，具有放线、定位、指向功能，而且由于在实际生产施工过程中需要经常调整仪器所在的位置以及指向，而目前这些仪器无法满足在高低位置、纵向位置或者水平指向等方面的精准调节，因而生产施工过程需要多次反复调节才能到位，使用不方便，工人劳动强度大，还影响到施工进度。

发明内容

本发明要解决的技术问题就是克服上述现有技术的不足，而提供一种集灵活性、方便性、多面性、实用性于一体，从而降低工人劳动强度，提高施工效率的用于光学测量的仪器及其测量方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

设计一种用于光学测量的仪器，包括激光指向扩束镜及主机，还包括支座和底座，其中支座位于底座的正上方，所述主机后端水平滑动套装在支座前端盲孔内，所述支座上设有激光指向扩束镜及主机纵向平移机构，在支座与底座之间设有激光指向扩束镜及主机升降调节机构和水平旋转定位机构；

所述激光指向扩束镜及主机纵向平移机构包括千分尺，所述千分尺的测微螺杆头部插入到支座后端通孔内，并顶在所述主机的后端面上；

所述激光指向扩束镜及主机水平旋转定位机构包括水平转动板、转动杆、限位块及水平支撑板、支撑结构和限位结构，其中水平转动板前端通过连接件与支座底部连接，转动杆上端与支座后端连接，水平支撑板位于水平转动板正下方，水平支撑板后端相对于转动杆下端设有弧形槽，弧形槽横向两侧分别装有限位块，限位块与弧形槽间为滑动匹配连接，并且转动杆下端位于横向两限位块之间，在水平转动板前端与相应的水平支撑板之间设有支撑结构和限位结构；

所述激光指向扩束镜及主机升降调节机构包括设于底座上的呈前后平行设置的升降调节立柱Ⅰ和Ⅱ，其中水平支撑板前端固定安装在升降调节立柱Ⅰ上，水平转动板的后端转动支撑在升降调节立柱Ⅱ顶端，水平支撑板的后端固定套装在升降调节立柱Ⅱ上。

优选地，在上述用于光学测量的仪器中，所述支撑结构和限位结构均为丝母丝杠调节结构，其中丝母固定在水平支撑板上，丝杠竖向贯穿水平支撑板，且末端延伸至水平转动板底部；所述支撑结构所用丝杠末端为球形面，限位机构所用丝杠末端为平面。

优选地，在上述用于光学测量的仪器中，所述转动杆为L形杆，转动杆下端设有指针，相应的沿水平支撑板的弧形槽设有旋转角度刻度线。

优选地，在上述用于光学测量的仪器中，所述升降调节立柱Ⅰ和Ⅱ上分别装有升降调节电机，在升降调节电机动力输出轴上套装有旋转编码器。

优选地，在上述用于光学测量的仪器中，所述升降调节电机为步进电机。

优选地，在上述用于光学测量的仪器中，所述主机后端与支座径向之间设有顶紧手柄，用以固定定位。

优选地，在上述用于光学测量的仪器中，所述限位块下部所设螺纹杆由弧形槽穿出后通过螺母螺纹固定连接在水平支撑板上。

还设计一种如上任一所述的用于光学测量的仪器的测量方法，包括以下准备步骤：

（1） 调整激光指向扩束镜及主机的高低位置：通过前后平行设置的升降调节立柱Ⅰ和Ⅱ来同步调整激光指向扩束镜及主机所处的高低位置；

（2） 调整激光指向扩束镜及主机的纵向位置：通过转动千分尺上的旋钮，千分尺上的测微螺杆顶动主机及激光指向扩束镜做纵向移动，来调节确定激光指向扩束镜及主机的纵向位置；

（3）调整激光指向扩束镜及主机的水平指向：转动板带动主机及激光指向扩束镜旋转，在旋转至指定角度后通过转动杆下端与横向两限位块匹配定位，同时通过定位结构，实现水平转动板相对于水平支撑板的旋转定位。

本发明技术方案的有益效果是：本发明在现有激光指向仪的基础上，分别增设了纵向平移机构、升降调节机构和水平旋转定位机构，从而能够实现激光指向扩束镜及主机在高低位置、纵向位置以及水平指向三个方面的自主自由调节；同时增设千分尺用于确定纵向位移量，增设升降调节电机及旋转编码器用以确定升降高度，增设指针及旋转角度刻度线来定量旋转角度，从而实现激光指向扩束镜及主机在高低位置、纵向位置以及水平指向三个方面的精准调节。因而集灵活性、方便性、多面性、实用性于一体，能够降低工人劳动强度，有助于提高施工效率。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：

图1为本发明用于光学测量的仪器及其测量方法的结构示意图；

图2为本发明所含水平支撑板的结构示意图。

图中序号：1、激光指向扩束镜，2、主机，3、支座，4、底座，5、千分尺，6、升降调节立柱Ⅰ，7、升降调节立柱Ⅱ，8、升降调节电机，9、顶紧手柄，10、水平转动板，11、L形转动杆，12、限位块，13、水平支撑板，14、支撑结构，15、限位结构，16、弧形槽，17、指针，18、旋转角度刻度线，19、通孔，20、螺纹连接孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围，在以下实施例中所涉及的仪器元件如无特别说明，均为常规仪器元件。

实施例一：参见图1-2，图中，本发明用于光学测量的仪器，包括激光指向扩束镜1及主机2，以及支座3、底座4、千分尺5、升降调节立柱Ⅰ6和Ⅱ7及升降调节电机8。其中支座位于底座的正上方，主机后端水平滑动套装在支座前端盲孔内，并在主机后端与支座径向之间设有顶紧手柄9，用以固定定位。千分尺的测微螺杆头部插入到支座后端所设通孔内，并顶在主机的后端面上，并用紧定螺钉加以固定；通过转动千分尺上的旋钮，千分尺上的测微螺杆顶动主机及激光指向扩束镜做纵向移动，来调节确定激光指向扩束镜及主机的纵向位置。该千分尺为常见千分尺的框架一部分切掉后，把其剩余部分加工成圆柱形。升降调节立柱Ⅰ和Ⅱ呈前后平行设于底座上，在升降调节立柱Ⅰ和Ⅱ上分别装有升降调节电机，在升降调节电机动力输出轴上套装有光电式旋转编码器。进一步的，为了方便点动式调节，升降调节电机为步进电机。

同时在支座与底座之间设有激光指向扩束镜及主机水平旋转定位机构；该激光指向扩束镜及主机水平旋转定位机构包括水平转动板10、L形转动杆11、限位块12及水平支撑板13、支撑结构14和限位结构15。其中水平转动板前端通过连接件与支座底部连接，水平转动板的后端转动支撑在升降调节立柱Ⅱ顶端，转动杆上端与支座后端连接，水平支撑板位于水平转动板正下方，水平支撑板前端固定安装在升降调节立柱Ⅰ上，水平支撑板的后端通过所设通孔19固定套装在升降调节立柱Ⅱ上，水平支撑板后端相对于转动杆下端设有弧形槽16，弧形槽横向两侧分别装有限位块，限位块与弧形槽间为滑动匹配连接，并且限位块下部所设螺纹杆由弧形槽穿出后通过螺母螺纹固定连接在水平支撑板上，转动杆下端位于横向两限位块之间，且转动杆下端设有指针17，相应的沿水平支撑板的弧形槽设有旋转角度刻度线18。支撑结构和限位结构设于水平转动板前端与相应的水平支撑板之间。

具体的，支撑结构和限位结构均为丝母丝杠调节结构，其中丝母固定在水平支撑板上，丝杠竖向贯穿水平支撑板上螺纹连接孔20，且末端延伸至水平转动板底部；所述支撑结构所用丝杠末端为球形面，限位机构所用丝杠末端为平面。

上述用于光学测量的仪器的测量方法，包括以下准备步骤：

（1） 调整激光指向扩束镜及主机的高低位置：通过升降调节电机及前后平行设置的升降调节立柱Ⅰ和Ⅱ，来同步调整激光指向扩束镜及主机所处的高低位置；根据光电式旋转编码器信号传输转速检测数据，由PLC控制器控制电机启停，使激光指向扩束镜及主机升降至指定高度。

（2） 调整激光指向扩束镜及主机的纵向位置：松开主机后端与支座径向设置的顶紧手柄，通过转动千分尺上的旋钮，千分尺上的测微螺杆顶动主机及激光指向扩束镜做纵向移动，来调节确定激光指向扩束镜及主机的纵向位置；在激光指向扩束镜及主机处于指定的纵向位置后，重新拧紧顶紧手柄。

（3）调整激光指向扩束镜及主机的水平指向：水平转动板带动主机及激光指向扩束镜旋转，在旋转至指定角度后通过转动杆下端与横向两限位块匹配定位，同时通过定位结构，实现水平转动板相对于水平支撑板的旋转定位。其余按现有激光指向仪测量步骤进行即可，在此不再重述。

具体的，可以在支承结构所含丝杠的球面上和水平转动板上分别涂抹润滑脂，使得支承结构可在转动板的下表面作圆弧运动，在减小转动阻力的同时可对主机及激光指向扩束镜的纵向位移有一定的支承作用。根据所指定的旋转角度的大小，拧松连接限位块下部螺杆上螺纹连接的螺母，两限位块沿弧形槽可以滑动，按照指针指示刻度，调整两限位块在弧形槽上的位置，然后再将两限位块下部所连接的螺母拧紧加以固定。

因此，本发明不仅能够实现激光指向扩束镜及主机在高低位置、纵向位置以及水平指向三个方面的调节，并且可以实现其在上述三个方面的精准调节，从而集灵活性、方便性、多面性、实用性于一体，降低了工人劳动强度，有助于提高了施工效率。

上面结合附图和实施例对本发明作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。

Claims (8)

1.一种用于光学测量的仪器，包括激光指向扩束镜及主机，其特征是：还包括支座和底座，其中支座位于底座的正上方，所述主机后端水平滑动套装在支座前端盲孔内，所述支座上设有激光指向扩束镜及主机纵向平移机构，在支座与底座之间设有激光指向扩束镜及主机升降调节机构和水平旋转定位机构；

所述激光指向扩束镜及主机纵向平移机构包括千分尺，所述千分尺的测微螺杆头部插入到支座后端通孔内，并顶在所述主机的后端面上；

所述激光指向扩束镜及主机水平旋转定位机构包括水平转动板、转动杆、限位块及水平支撑板、支撑结构和限位结构，其中水平转动板前端通过连接件与支座底部连接，转动杆上端与支座后端连接，水平支撑板位于水平转动板正下方，水平支撑板后端相对于转动杆下端设有弧形槽，弧形槽横向两侧分别装有限位块，限位块与弧形槽间为滑动匹配连接，并且转动杆下端位于横向两限位块之间，在水平转动板前端与相应的水平支撑板之间设有支撑结构和限位结构；

所述激光指向扩束镜及主机升降调节机构包括设于底座上的呈前后平行设置的升降调节立柱Ⅰ和Ⅱ，其中水平支撑板前端固定安装在升降调节立柱Ⅰ上，水平转动板的后端转动支撑在升降调节立柱Ⅱ顶端，水平支撑板的后端固定套装在升降调节立柱Ⅱ上。

2.根据权利要求1所述的用于光学测量的仪器及其测量方法，其特征是：所述支撑结构和限位结构均为丝母丝杠调节结构，其中丝母固定在水平支撑板上，丝杠竖向贯穿水平支撑板，且末端延伸至水平转动板底部；所述支撑结构所用丝杠末端为球形面，限位机构所用丝杠末端为平面。

3.根据权利要求1所述的用于光学测量的仪器及其测量方法，其特征是：所述转动杆为L形杆，转动杆下端设有指针，相应的沿水平支撑板的弧形槽设有旋转角度刻度线。

4.根据权利要求1所述的用于光学测量的仪器及其测量方法，其特征是：所述升降调节立柱Ⅰ和Ⅱ上分别装有升降调节电机，在升降调节电机动力输出轴上套装有旋转编码器。

5.根据权利要求4所述的用于光学测量的仪器及其测量方法，其特征是：所述升降调节电机为步进电机。

6.根据权利要求1所述的用于光学测量的仪器及其测量方法，其特征是：所述主机后端与支座径向之间设有顶紧手柄，用以固定定位。

7.根据权利要求1所述的用于光学测量的仪器及其测量方法，其特征是：所述限位块下部所设螺纹杆由弧形槽穿出后通过螺母螺纹固定连接在水平支撑板上。

8.根据权利要求1至7任一项所述的用于光学测量的仪器的测量方法，其特征是：包括以下准备步骤：

（1） 调整激光指向扩束镜及主机的高低位置：通过前后平行设置的升降调节立柱Ⅰ和Ⅱ来同步调整激光指向扩束镜及主机所处的高低位置；

（2） 调整激光指向扩束镜及主机的纵向位置：通过转动千分尺上的旋钮，千分尺上的测微螺杆顶动主机及激光指向扩束镜做纵向移动，来调节确定激光指向扩束镜及主机的纵向位置；

（3）调整激光指向扩束镜及主机的水平指向：转动板带动主机及激光指向扩束镜旋转，在旋转至指定角度后通过转动杆下端与横向两限位块匹配定位，同时通过定位结构，实现水平转动板相对于水平支撑板的旋转定位。