CN109974678A - 一种超高精度水平线标定装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种超高精度水平线标定装置，包括底座、支架、连接座、横臂、激光自准直仪、五角棱镜、四维调节机构、旋转机构、基准水平面、水平承台、水平底座、二维调节机构、连接架和被校准设备组成。本发明设计的激光自准直仪其角度测量精度达到0.1角秒，总体结构给予减震和增加强度及应力的目的，并且本设计对五角棱镜采用干涉法和精度测角仪进行测定，使高精度测量和真值误差控制在正负1角秒内。

Description

一种超高精度水平线标定装置
技术领域
本发明涉及一种设备校准设备，尤其涉及一种超高精度水平线标定装置。
背景技术
按目前的技术要求来说，高精度激光自准直仪不仅仅要求达到2角秒的绝对精度，还要求实现方便携带、移动、抗振、小型化的要求，以适应于现场被计量测量系统的具体要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超高精度水平线标定装置，以解决上述技术问题。
为实现上述目的本发明采用以下技术方案：一种超高精度水平线标定装置，包括底座、支架、连接座、横臂、激光自准直仪、基准水平面、旋转机构、四维调节结构、水平承台、五角棱镜、水平底座、二维调节机构、连接架、被校准设备，所述支架通过螺栓固定在底座顶部的一端，连接座安装在支架上，且连接座以支架为轴心可上下移动，所述激光自准直仪的一端安装在横臂上，并使用螺丝固定，横臂的另一端使用螺丝固定在连接座的凹槽内，所述基准水平面、旋转机构、四维调节机构、水平承台自下而上依次安装在底座顶端，位于支架的前方位置和激光自准直仪的正下方位置，且中心轴线和激光自准直仪的中心轴线位置相同，所述五角棱镜装夹在水平承台的中心位置，所述水平底座安装在底座的顶部右端位置，且水平底座的顶部安装有二维调节机构，所述连接架安装在二维调节机构的顶端，被校准设备固定在连接架的前端位置，水平底座、二维调节结构、连接架和被校准设备均垂直于支架，与支架处于统一轴线。
在上述技术方案基础上，所述支架包括限位盖、丝杆、外壳、连接盘、伺服电机，所述伺服电机嵌入底座内，且伺服电机的转轴与丝杆相连，所述外壳焊接在连接盘顶端，且连接盘通过螺丝固定在底座上，位于伺服电机的正上方，所述限位盖嵌入外壳顶端，防止连接座过度升举导致脱出支架外。
在上述技术方案基础上，所述激光自准直仪的前端发射激光光束，并穿过五角棱镜，通过四维调节结构调节激光自准直仪的激光光束方向，使其严格垂直于基准水平面，激光光束经过五角棱镜的两次反射后，产生具有高精度校准的水平激光光束，位于出射位置的被校准设备作为基准，通过二维调节结构使被校准设备最终和基准水平面位置重合，完成设备的水平调整。
在上述技术方案基础上，所述激光自准直仪前端所射出的光束，通过五角棱镜形成旋转激光光束分两束射出(一条铅垂线方向，一条水平线方向)，位于旋转机构底部的基准水平面用于校准其铅垂线方向激光光束，当通过调节五角棱镜位置，以至于铅垂线方向的激光光束垂直于基准水平面时，则水平线方向的激光光束可以作为一束基准水平线。，具有高精度标定水平线的激光光束可以标定处于水平位置的激光准直探测系统，通过高精度旋转点激光光束，可以标定处于特定水平面内的任意激光准直探测系统的水平度。
在上述技术方案基础上，本发明所设计的激光自准直仪其角度测量精度达到0.1角秒的精度水平，总体结构基于减振和增加强度及应力的目的，采用超硬铝合金LC4/9系列，光学光管采用3032型，板材及加固件采用ZL105，其它的技术细节基于现有成熟的光电自准直仪技术。
在上述技术方案基础上，目前精密测量五角棱镜角度误差、方差、摆动及波前畸变要求没有温度冲击情况下稳定数小时数进行测量，本方法设计采用20-30mm尺寸的五角棱镜，其生产角度公差不做严格要求，但要求精确测定角度误差，并输入系统误差进行补偿，精密角度测量常采用干涉法和精密测角仪进行测定，高精度测量和真值误差控制在1角秒内。
在上述技术方案基础上，所述五角棱镜要求旋转机构可以精密旋转，故设计轴线旋转精度引入五角棱镜光束的误差小于0.1角秒，所以旋转机构采用空气轴承或高精度机械轴承，以保证进度。
在上述技术方案基础上，所述基准水平面采用高精度水平仪进行精度传递，或采用高精度重力液面直接传递。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明设计的激光自准直仪其角度测量精度达到0.1角秒，总体结构给予减震和增加强度及应力的目的，并且本设计对五角棱镜采用干涉法和精度测角仪进行测定，使高精度测量和真值误差控制在正负1角秒内。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明的支架结构示意图。
图3为本发明的五角棱镜安装位置示意图。
图4为本发明的二维调节机构与连接架安装位置示意图。
图5为本发明的连接座结构示意图。
图中：底座1、支架2、连接座3、横臂4、激光自准直仪5、基准水平面6、旋转机构7、四维调节结构8、水平承台9、五角棱镜10、水平底座11、二维调节机构12、连接架13、被校准设备14、限位盖15、丝杆16、外壳17、连接盘18、伺服电机19。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细阐述。
如图1至图5所示，一种超高精度水平线标定装置，包括底座1、支架2、连接座3、横臂4、激光自准直仪5、基准水平面6、旋转机构7、四维调节结构8、水平承台9、五角棱镜10、水平底座11、二维调节机构12、连接架13、被校准设备14，所述支架2通过螺栓固定在底座1顶部的一端，连接座3安装在支架2上，且连接座3以支架2为轴心可上下移动，所述激光自准直仪5的一端安装在横臂4上，并使用螺丝固定，横臂4的另一端使用螺丝固定在连接座3的凹槽内，所述基准水平面6、旋转机构7、四维调节机构8、水平承台9自下而上依次安装在底座1顶端，位于支架2的前方位置和激光自准直仪5的正下方位置，且中心轴线和激光自准直仪5的中心轴线位置相同，所述五角棱镜10装夹在水平承台9的中心位置，所述水平底座11安装在底座1的顶部右端位置，且水平底座11的顶部安装有二维调节机构12，所述连接架13安装在二维调节机构12的顶端，被校准设备14固定在连接架13的前端位置，水平底座11、二维调节结构12、连接架13和被校准设备14均垂直于支架2，与支架2处于统一轴线。
在上述技术方案基础上，所述支架2包括限位盖15、丝杆16、外壳17、连接盘18、伺服电机19，所述伺服电机19嵌入底座1内，且伺服电机19的转轴与丝杆16相连，所述外壳17焊接在连接盘18顶端，且连接盘18通过螺丝固定在底座1上，位于伺服电机19的正上方，所述限位盖15嵌入外壳17顶端，防止连接座3过度升举导致脱出支架2外。
在上述技术方案基础上，所述激光自准直仪5的前端发射激光光束，并穿过五角棱镜10，通过四维调节结构8调节激光自准直仪5的激光光束方向，使其严格垂直于基准水平面6，激光光束经过五角棱镜10的两次反射后，产生具有高精度校准的水平激光光束，位于出射位置的被校准设备14作为基准，通过二维调节结构12使被校准设备14最终和基准水平面位置重合，完成设备的水平调整。
在上述技术方案基础上，所述激光自准直仪5前端所射出的光束，通过五角棱镜10形成旋转激光光束分两束射出(一条铅垂线方向，一条水平线方向)，位于旋转机构底部的基准水平面6用于校准其铅垂线方向激光光束，当通过调节五角棱镜位置，以至于铅垂线方向的激光光束垂直于基准水平面时，则水平线方向的激光光束可以作为一束基准水平线。，具有高精度标定水平线的激光光束可以标定处于水平位置的激光准直探测系统，通过高精度旋转点激光光束，可以标定处于特定水平面内的任意激光准直探测系统的水平度。
在上述技术方案基础上，本发明所设计的激光自准直仪5其角度测量精度达到0.1角秒的精度水平，总体结构基于减振和增加强度及应力的目的，采用超硬铝合金LC4/9系列，光学光管采用3032型，板材及加固件采用ZL105，其它的技术细节基于现有成熟的光电自准直仪技术。
在上述技术方案基础上，目前精密测量五角棱镜10角度误差、方差、摆动及波前畸变要求没有温度冲击情况下稳定数小时数进行测量，本方法设计采用20-30mm尺寸的五角棱镜10，其生产角度公差不做严格要求，但要求精确测定角度误差，并输入系统误差进行补偿，精密角度测量常采用干涉法和精密测角仪进行测定，高精度测量和真值误差控制在1角秒内。
在上述技术方案基础上，所述五角棱镜10要求旋转机构7可以精密旋转，故设计轴线旋转精度引入五角棱镜光束的误差小于0.1角秒，所以旋转机构7采用空气轴承或高精度机械轴承，以保证进度。
在上述技术方案基础上，所述基准水平面6采用高精度水平仪进行精度传递，或采用高精度重力液面直接传递。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明设计的激光自准直仪其角度测量精度达到0.1角秒，总体结构给予减震和增加强度及应力的目的，并且本设计对五角棱镜采用干涉法和精度测角仪进行测定，使高精度测量和真值误差控制在正负1角秒内。
以上所述为本发明较佳实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种超高精度水平线标定装置，包括底座(1)、支架(2)、连接座(3)、横臂(4)、激光自准直仪(5)、基准水平面(6)、旋转机构(7)、四维调节结构(8)、水平承台(9)、五角棱镜(10)、水平底座(11)、二维调节机构(12)、连接架(13)、被校准设备(14)，其特征在于：所述支架(2)通过螺栓固定在底座(1)顶部的一端，连接座(3)安装在支架(2)上，且连接座(3)以支架(2)为轴心可上下移动，所述激光自准直仪(5)的一端安装在横臂(4)上，并使用螺丝固定，横臂(4)的另一端使用螺丝固定在连接座(3)的凹槽内，所述基准水平面(6)、旋转机构(7)、四维调节机构(8)、水平承台(9)自下而上依次安装在底座(1)顶端，位于支架(2)的前方位置和激光自准直仪(5)的正下方位置，且中心轴线和激光自准直仪(5)的中心轴线位置相同，所述五角棱镜(10)装夹在水平承台(9)的中心位置，所述水平底座(11)安装在底座(1)的顶部右端位置，且水平底座(11)的顶部安装有二维调节机构(12)，所述连接架(13)安装在二维调节机构(12)的顶端，被校准设备(14)固定在连接架(13)的前端位置，水平底座(11)、二维调节结构(12)、连接架(13)和被校准设备(14)均垂直于支架(2)，与支架(2)处于统一轴线。
2.根据权利要求1所述的一种超高精度水平线标定装置，其特征在于：所述支架(2)包括限位盖(15)、丝杆(16)、外壳(17)、连接盘(18)、伺服电机(19)，所述伺服电机(19)嵌入底座(1)内，且伺服电机(19)的转轴与丝杆(16)相连，所述外壳(17)焊接在连接盘(18)顶端，且连接盘(18)通过螺丝固定在底座(1)上，位于伺服电机(19)的正上方，所述限位盖(15)嵌入外壳(17)顶端，防止连接座(3)过度升举导致脱出支架(2)外。
3.根据权利要求1所述的一种超高精度水平线标定装置，其特征在于：所述激光自准直仪(5)的前端发射激光光束，并穿过五角棱镜(10)，通过四维调节结构(8)调节激光自准直仪(5)的激光光束方向，使其严格垂直于基准水平面(6)，激光光束经过五角棱镜(10)的两次反射后，产生具有高精度校准的水平激光光束，位于出射位置的被校准设备(14)作为基准，通过二维调节结构(12)使被校准设备(14)最终和基准水平面位置重合，完成设备的水平调整。
4.根据权利要求1所述的一种超高精度水平线标定装置，其特征在于：所述激光自准直仪(5)前端所射出的光束，通过五角棱镜(10)形成旋转激光光束分两束射出(一条铅垂线方向，一条水平线方向)，位于旋转机构底部的基准水平面(6)用于校准其铅垂线方向激光光束，当通过调节五角棱镜位置，以至于铅垂线方向的激光光束垂直于基准水平面时，则水平线方向的激光光束可以作为一束基准水平线，具有高精度标定水平线的激光光束可以标定处于水平位置的激光准直探测系统，通过高精度旋转点激光光束，可以标定处于特定水平面内的任意激光准直探测系统的水平度。
5.根据权利要求1所述的一种超高精度水平线标定装置，其特征在于：本发明所设计的激光自准直仪(5)其角度测量精度达到0.1角秒的精度水平，总体结构基于减振和增加强度及应力的目的，采用超硬铝合金LC4/9系列，光学光管采用3032型，板材及加固件采用ZL105，其它的技术细节基于现有成熟的光电自准直仪技术。
6.根据权利要求1所述的一种超高精度水平线标定装置，其特征在于：目前精密测量五角棱镜(10)角度误差、方差、摆动及波前畸变要求没有温度冲击情况下稳定数小时数进行测量，本方法设计采用20-30mm尺寸的五角棱镜(10)，其生产角度公差不做严格要求，但要求精确测定角度误差，并输入系统误差进行补偿，精密角度测量常采用干涉法和精密测角仪进行测定，高精度测量和真值误差控制在1角秒内。
7.根据权利要求1所述的一种超高精度水平线标定装置，其特征在于：所述五角棱镜(10)要求旋转机构(7)可以精密旋转，故设计轴线旋转精度引入五角棱镜光束的误差小于0.1角秒，所以旋转机构(7)采用空气轴承或高精度机械轴承，以保证进度。
8.根据权利要求1所述的一种超高精度水平线标定装置，其特征在于：所述基准水平面(6)采用高精度水平仪进行精度传递，或采用高精度重力液面直接传递。
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