CN110567377A - 一种角锥棱镜长度标准杆长度测量装置及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及精密工程测量技术领域，提供一种角锥棱镜长度标准杆长度测量装置及其测量方法，所述的长度测量装置包括基座、光学瞄准装置、校准装置、定向滑动装置和测距装置；在基座上滑动安装定向滑动装置；校准装置安装在定向滑动装置上，在校准装置上放置预校准的角锥棱镜长度标准杆；光学瞄准装置安装在基座上，并相对设置在定向滑动装置一侧；测距装置用于检测定向滑动装置的滑动距离；本发明结构简单、操作便捷，通过采用间接测距的方式，实现了对角锥棱镜长度标准杆两端的角锥棱镜的光学中心间距的精确测量。

Description

一种角锥棱镜长度标准杆长度测量装置及其测量方法

技术领域

本发明涉及精密工程测量技术领域，尤其涉及一种角锥棱镜长度标准杆长度测量装置及其测量方法。

背景技术

在精密工程测量技术领域，摄影测量系统作为高精度大尺寸测量仪器的代表，在几何量测量领域发挥着重要的作用。摄影测量系统的精度需要使用角锥棱镜长度标准杆进行标定，而角锥棱镜长度标准杆的校准精度是影响摄影测量系统标定精度的重要因素。

公知，角锥棱镜为四面体结构，并且角锥棱镜的底面为等边三角形，角锥棱镜的另外三个侧面为三个相互垂直的等腰直角三角形，这三个侧面的直角汇聚在一点，以作为角锥棱镜的顶点。角锥棱镜的光学特性为从底面以任意方向入射于角锥棱镜的光线，经三个侧面按顺序反射以后，出射光线以与入射光线平行的方向射出，即出射光线相对于入射光线旋转了180°。特别地，当入射光线垂直于底面入射至角锥棱镜光学顶点时，同时入射光线也穿过角锥棱镜的光学中心，此时，发出的出射光会与入射光重合，并沿原路返回。

角锥棱镜标准杆是由两个特征点构成的直线距离标准器，它由一根圆柱形杆体和设置在杆体两端角锥棱镜组成，并且两个角锥棱镜的光学中心位于杆体的中轴线上。

当前，国内少数计量技术机构对角锥棱镜长度标准杆的光学顶点之间距离名义值的获取方法开展过一些研究。由于角锥棱镜光学中心无法采用探针获得，通常是利用坐标测量机探头对角锥棱镜外球面进行多点探测，将探测点拟合成一个球体，通过评价两个球心的间距来确定角锥棱镜长度标准杆的长度值。上述校准过程假定角锥棱镜外球面中心与棱镜光学中心重合，但实际由于角锥棱镜加工存在偏差，两中心必然不重合，这降低了对角锥棱镜长度标准杆的测量准确度。因此，采用坐标测量机难以准确获取角锥棱镜标准杆上两个角锥棱镜的光学中心间距。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种角锥棱镜长度标准杆长度测量装置及其测量方法，用以解决当前采用坐标测量机难以准确获取角锥棱镜标准杆上两个角锥棱镜的光学中心间距的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种角锥棱镜长度标准杆长度测量装置，包括基座、光学瞄准装置、校准装置、定向滑动装置和测距装置；

在所述基座上滑动安装所述定向滑动装置；

所述校准装置设在所述定向滑动装置上，在所述校准装置上放置预校准的角锥棱镜长度标准杆；

所述光学瞄准装置安装在所述基座上，并相对设在定向滑动装置一侧，所述光学瞄准装置用于瞄准角锥棱镜长度标准杆两端的角锥棱镜的光学中心；

所述测距装置用于检测所述定向滑动装置的滑动距离。

优选的，本发明中所述光学瞄准装置包括激光测距模块、第一反射镜、第二反射镜、分光棱镜和位置敏感器件，其中，所述激光测距模块用于发射测量光，并测量与所述角锥棱镜的光学顶点之间的距离；

所述第一反射镜设在所述激光测距模块与所述分光棱镜之间，所述分光棱镜的入射面垂直接收来自所述第一反射镜的反射激光，从所述分光棱镜透光面透射的激光射向所述定向滑动装置，在正对所述分光棱镜的偏振光输出面的一侧布置所述第二反射镜，所述位置敏感器件设在远离所述分光棱镜的偏振光输出面的另外一侧面。

优选的，本发明在所述分光棱镜透光面的一侧设有第一激光吸收片；在所述分光棱镜与所述第二反射镜之间设有第二激光吸收片。

优选的，本发明中所述校准装置包括沿Y轴方向排布的X轴调整机构和Z轴调整机构；所述定向滑动装置包括Y向滑台；所述X 轴调整机构和所述Z轴调整机构设在所述Y向滑台上，并在所述X 轴调整机构和所述Z轴调整机构上分别设有承托块。

优选的，本发明中所述Y向滑台以滑动配合的方式安装于所述基座上，所述基座上装有驱动Y向滑台沿Y轴方向滑动的驱动机构。

优选的，本发明中所述Y向滑台的底部设有滑轨，在所述基座上开设有与所述滑轨相匹配的滑槽；所述滑轨设有两根，所述滑槽的横截面为等腰梯形，两根所述滑轨对称布置在所述滑槽内的两侧。

优选的，本发明中所述Y向滑台的底部设有空置区域，所述空置区域位于两根所述滑轨的外侧；在所述空置区域、所述滑轨的底部分别设有与所述基座相对布置的气足。

优选的，本发明中所述驱动机构包括电机、电机固定座、联轴器、丝杠和丝杠螺母；所述电机固定座设在所述基座上；所述电机安装在所述电机固定座上；所述电机的输出轴端通过所述联轴器连接所述丝杠，所述丝杠与所述丝杠螺母相配合，所述丝杠螺母设在所述Y向滑台的底部。

优选的，本发明中所述基座上设有固定支架，所述固定支架包括左立柱、右立柱和横梁构成的龙门框架结构，所述光学瞄准装置设在所述横梁上，从光学瞄准装置的分光棱镜透射的激光垂直向下射向所述定向滑动装置。

优选的，本发明中所述测距装置包括激光干涉测距装置和激光反射镜；所述激光干涉测距装置、所述激光反射镜分别设在所述基座和所述Y向滑台上，所述激光干涉测距装置的检测端与所述激光反射镜沿着Y轴方向呈正对布置。

优选的，本发明中所述承托块上开设有敞口朝上布置的“V”形卡口。

本发明还提供了一种角锥棱镜长度标准杆长度测量装置的测量方法，包括：

S1，将预校准的角锥棱镜长度标准杆放置在校准装置上，调整校准装置，使得角锥棱镜长度标准杆的中轴线与定向滑动装置的滑动方向平行；

S2，使用光学瞄准装置瞄准角锥棱镜长度标准杆其中一端的角锥棱镜的光学中心，第一次读取测距装置上的测量数据；

S3，移动定向滑动装置，直至光学瞄准装置瞄准到角锥棱镜长度标准杆另一端的角锥棱镜的光学中心，第二次读取测距装置上的测量数据，计算两次读取的测量数据的差值。

优选的，本发明在步骤S1中，所述校准装置包括沿Y轴方向排布的X轴调整机构和Z轴调整机构，对所述校准装置的调整操作包括：

调节X轴调整机构，对角锥棱镜长度标准杆的其中一端进行X 轴方向上的调整；

调节Z轴调整机构，对角锥棱镜长度标准杆的另外一端进行Z 轴方向上的调整；

以使得角锥棱镜长度标准杆的中轴线沿Y轴方向布置，并且光学瞄准装置能够瞄准到角锥棱镜长度标准杆两端的角锥棱镜的光学中心。

优选的，本发明中所述光学瞄准装置包括激光测距模块、第一反射镜、第二反射镜、分光棱镜和位置敏感器件；

在步骤S2中，光学瞄准装置对所述角锥棱镜的光学中心的瞄准操作包括：

对光学瞄准装置进行自校准，在分光棱镜透光面的一侧设置第一激光吸收片，启动激光测距模块，在位置敏感器件上首次接收到光斑，将该光斑的中心位置坐标作为参考坐标；

进行瞄准操作，撤出第一激光吸收片，在分光棱镜与第二反射镜之间添加第二激光吸收片，启动激光测距模块和定向滑动装置，当位置敏感器件上再次接收到的光斑的中心位置坐标与参考坐标重合时，完成对角锥棱镜光学中心的瞄准操作。

(三)技术效果

本发明提供的长度测量装置，首先通过校准装置将角锥棱镜长度标准杆校准至与定向滑动装置的滑动方向相平行的方向，然后由定向滑动装置带动校准好的角锥棱镜长度标准杆移动，并由光学瞄准装置对角锥棱镜长度标准杆两端的角锥棱镜的光学中心进行分别瞄准，从而在光学瞄准装置分别瞄准到两个角锥棱镜的光学中心的过程中，由测距装置检测到的定向滑动装置的滑动距离即为角锥棱镜长度标准杆两端的角锥棱镜的光学中心间距。

由此可见，本发明结构简单、操作便捷，在由光学瞄准装置对角锥棱镜长度标准杆两端的角锥棱镜的光学中心进行瞄准的基础上，通过采用间接测距的方式，实现了对角锥棱镜长度标准杆两端的角锥棱镜的光学中心间距的精确测量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1所述的长度测量装置的主视结构示意图；

图2为图1的左视结构示意图；

图3为本发明实施例1所述的光学瞄准装置的结构示意图。

图中：1-角锥棱镜长度标准杆，2-X轴调整机构，3-Z轴调整机构，4-Y向滑台，5-承托块，6-基座，7-滑轨，8-滑槽，9-气足，10- 电机，11-电机固定座，12-联轴器，13-丝杠，14-丝杠螺母，15-固定支架，15a-左立柱，15b-右立柱，15c-横梁，15d-滑座，16-光学瞄准装置，161-激光测距模块，162-第一反射镜，163-分光棱镜，164-第二反射镜，165-位置敏感器件，166-第一激光吸收片，167-第二激光吸收片，17-激光干涉测距装置，18-激光反射镜。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

参见图1-2，本实施例提供了一种角锥棱镜长度标准杆长度测量装置，包括基座6、光学瞄准装置16、校准装置、定向滑动装置和测距装置；

在所述基座6上滑动安装所述定向滑动装置；

所述校准装置安装在所述定向滑动装置上，在所述校准装置上放置预校准的角锥棱镜长度标准杆1，其中，校准装置用于实现对角锥棱镜长度标准杆1沿所述定向滑动装置的滑动方向的定向校准；

所述光学瞄准装置16安装在所述基座6上，并相对设置在定向滑动装置一侧，所述光学瞄准装置16用于瞄准角锥棱镜长度标准杆两端的角锥棱镜的光学中心；

所述测距装置用于检测所述定向滑动装置的滑动距离。

在实际测量的过程中，首先通过校准装置将角锥棱镜长度标准杆1校准至与定向滑动装置的滑动方向相平行的方向，然后由定向滑动装置带动校准好的角锥棱镜长度标准杆1移动，并由光学瞄准装置对角锥棱镜长度标准杆1两端的角锥棱镜的光学中心进行分别瞄准，从而在光学瞄准装置分别瞄准到两个角锥棱镜的光学中心的过程中，由测距装置检测到的定向滑动装置的滑动距离即为角锥棱镜长度标准杆两端的角锥棱镜的光学中心间距；如此，通过采用间接测距的方式，不仅操作便捷，而且实现了对角锥棱镜长度标准杆两端的角锥棱镜的光学中心间距的精确测量。

进一步的，参见图3，本实施例中所述光学瞄准装置16包括激光测距模块161、第一反射镜162、第二反射镜164、分光棱镜163 和位置敏感器件165，其中，激光测距模块161用于发射测量光，并测量与所述角锥棱镜的光学顶点之间的距离，即激光测距模块161 具有两种功能，一方面可以发出连续的准直激光，用于测量角锥棱镜的光学顶点位置，这一激光的波长取决于位置敏感器件165的响应波长。另一方面可以通过激光测距的方式测量出激光测距模块161 与角锥棱镜的光学顶点之间的距离。

所述位置敏感器件165采用位置探测器，所述第一反射镜162布置在所述激光测距模块161与所述分光棱镜163之间，所述分光棱镜 163的入射面P1与透光面P2分别对应所述第一反射镜162和所述定向滑动装置，在正对所述分光棱镜163的偏振光输出面P3的一侧布置所述第二反射镜164，所述位置敏感器件165布置在相对所述分光棱镜的偏振光输出面P3的另外一侧面。

由图3所示，在对光学瞄准装置16的各个部件进行具体布置时，激光测距模块161呈水平设置，第一反射镜162与水平面呈45°角布置，以便激光测距模块161发出的激光水平照射在第一反射镜 162的镜面上后，在第一反射镜162的镜面上反射的激光垂直入射至分光棱镜163的入射面P1；与此同时，位置敏感器件165和第二反射镜164平行布置在所述分光棱镜163的两侧边。

基于上述对光学瞄准装置16的布置结构，第一反射镜162对激光测距模块161发出的激光进行反射后，反射的激光垂直入射至分光棱镜163的入射面P1，该激光会经过分光棱镜163内部的偏振分光介质膜分为透射光和偏振光，其中透射光顺着激光的入射方向从分光棱镜163的透光面P2垂直射出所述定向滑动装置，以便对校准装置上预校准的角锥棱镜长度标准杆1两端的角锥棱镜的光学中心进行瞄准；而偏振光会发生90°偏振，并从分光棱镜163的偏振光输出面P3垂直输出，此时将第二反射镜164设计呈平行于分光棱镜 163的偏振光输出面P3布置，则偏振光在会垂直入射至第二反射镜 164上，并在第二反射镜164发生反射，该反射光沿入射的反方向原路返回，在透射过分光棱镜163后，照射在位置敏感器件165上，从而在位置敏感器件165上留下光斑。

在实际对角锥棱镜长度标准杆两端的角锥棱镜的光学中心进行瞄准时，即可先通过上述步骤对光学瞄准装置16先进行自校准，以得到第一个光斑的中心位置坐标，将该坐标作为参考坐标，当从分光棱镜163的透光面P2射出的激光在垂直照射在角锥棱镜的底面上时，会在位置敏感器件165上再次留下光斑，而只有经过角锥棱镜的光学中心垂直入射的激光，在经过反射后留在位置敏感器件165 上的光斑的中心坐标才会与参考坐标重合，从而此时才会实现了对角锥棱镜的光学中心的瞄准。

进一步的，在对光学瞄准装置16的自校准阶段，为了防止从角锥棱镜反射的激光对因自校准而产生的光斑造成干扰，本实施例在所述分光棱镜163透光面的一侧布置第一激光吸收片166；与此同时，在对角锥棱镜的光学中心的瞄准阶段，为了防止偏振光反射产生的光斑对因瞄准角锥棱镜而产生的光斑造成干扰，在所述分光棱镜163与所述第二反射镜164之间设有第二激光吸收片167。

进一步的，参见图1，本实施例中所述校准装置包括沿Y轴方向排布的X轴调整机构2和Z轴调整机构3，其中，X轴调整机构2 和Z轴调整机构3均可采用由丝杆传动机构与滑台的组合结构，只要是由丝杆传动机构驱动相应滑台作X轴或Z轴方向移动的调整机构均可满足要求；所述定向滑动装置包括Y向滑台4；所述X轴调整机构2和所述Z轴调整机3构安装在所述Y向滑台4上，并在所述 X轴调整机构2和所述Z轴调整机构3上分别安装有承托块5，其中，X轴调整机构2的调整方向沿X轴方向布置，Y向滑台4的滑动方向沿Y轴方向布置，Z轴调整机构3的调整方向沿Z轴方向布置，如图2所示，X轴与Y轴相垂直，且在同一平面上，Z轴垂直于X 轴与Y轴所在的平面。

其中，两个承托块5分别用于承托角锥棱镜长度标准杆1的左、右两端；在对角锥棱镜长度标准杆1进行校正时，通过调节X轴调整机构2，可实现对角锥棱镜长度标准杆1的左端进行X轴方向上的调整，以使得角锥棱镜长度标准杆1在水平面的投影与Y轴保持平行，再次通过调节Z轴调整机构3，对角锥棱镜长度标准杆1的右端进行Z轴方向上的调整，即对角锥棱镜长度标准杆1的右端进行高度调整，使其左、右两端处于同一水平高度；通过这两步操作，使得角锥棱镜长度标准杆1的中轴线与定向滑动装置的滑动方向平行；待对角锥棱镜长度标准杆1完成校正时，才可以由Y向滑台4带动角锥棱镜长度标准杆1沿着Y轴方向移动。

进一步的，为了确保Y向滑台4沿Y轴方向移动的稳定性和便捷性，本实施例中所述Y向滑台4以滑动配合的方式安装于基座6 上，并在所述基座6上装有驱动Y向滑台4沿Y向滑动的驱动机构。

进一步的，参见图2，本实施例中所述Y向滑台4的底部设有滑轨7，在所述基座6上开设有与所述滑轨7相匹配的滑槽8；所述滑轨7设有两根，所述滑槽8的横截面为等腰梯形，两根所述滑轨7对称布置在所述滑槽8内的两侧，如此设计，确保了Y向滑台4沿着基座6进行稳定的水平滑动，并且不会发生上下跳动。

进一步的，本实施例中所述Y向滑台4的底部设有空置区域，所述空置区域位于两根所述滑轨8的外侧；在所述空置区域、所述滑轨的底部分别设有与所述基座6相对布置的气足9；通过在Y向滑台4沿Y轴滑动的过程中，给予各个气足9输入同等压力的压缩空气，从而给予Y向滑台4竖直向上的浮力，以此能够大大减小Y向滑台4与基座6之间的接触摩擦，甚至将两者之间的接触摩擦力减小为零，这大大有利于控制驱动机构的动力输出，以实现即时准确控制Y向滑台4的运行与停止。

在此应当指出的是，本实施例不限于采用气动的方式实现对Y 向滑台4的上浮，也可以采用电磁浮动的方式，在所述Y向滑台4 于所述基座6之间设置两组相对布置的同极性的电磁铁或设置两组相对布置的同极性电磁铁与永久磁铁，这样也能实现对Y向滑台4 上浮的要求。

进一步的，本实施例中所述驱动机构包括电机10、电机固定座 11、联轴器12、丝杠13和丝杠螺母14；所述电机固定座11安装在基座6上；所述电机10安装在电机固定座11上，并且电机10可采用伺服电机；所述电机10的输出轴端通过联轴器12连接丝杠13，丝杠13与丝杠螺母14相配合，所述丝杠螺母14安装在Y向滑台4 的底部，由此，本实施例所述的驱动机构为动力输出稳定、可靠及反应迅速的丝杠传动机构，从而实现了对Y向滑台4的运行状态的即时控制。

进一步的，本实施例中所述基座6上设有固定支架15，所述固定支架15包括左立柱15a、右立柱15b和横梁15c构成的龙门框架结构，所述光学瞄准装置16安装在所述横梁15c上，并且光学瞄准装置16中分光棱镜163的透光面正对所述定向滑动装置布置。

参见图2，为了便于瞄准操作，还可在所述横梁15c上安装可沿其横向滑动的滑座15d，将光学瞄准装置16安装在滑座15d上，并且将光学瞄准装置16中分光棱镜163透光面发出的激光垂直向下射出，这使得激光垂直入射在角锥棱镜的底面上，以便操作人员捕捉角锥棱镜长度标准杆1两端的角锥棱镜的光学中心。

进一步的，参见图1，本实施例中所述测距装置包括激光干涉测距装置17和激光反射镜18，其中，激光干涉测距装置17可采用激光干涉仪；激光干涉测距装置17安装在基座6上，激光反射镜18安装在Y向滑台4上，激光干涉测距装置17的检测端与激光反射镜18 沿着Y向滑台4的移动方向呈正对布置。由于激光干涉测距装置17 在距离测量时是利用光的干涉实现测量，具有非接触、无损检测的特点，从而可以非接触的方式实现对Y向滑台4滑动距离的精确测量。

进一步的，本实施例中所述承托块5上开设有敞口朝上布置的“V”形卡口，通过设计“V”形卡口，确保了角锥棱镜长度标准杆1在随着Y向滑台4沿Y轴移动的过程中不会发生朝向X轴的滚动现象，从而便于光学瞄准装置16能够准确地捕捉到角锥棱镜的光学中心，进而确保了检测结果的准确性。

实施例2

本实施例基于实施例1，具体提供了一种角锥棱镜长度标准杆长度测量装置的测量方法，包括：

S1，将角锥棱镜长度标准杆1放置于承托块5的“V”形卡口中，通过调整校准装置，使得角锥棱镜长度标准杆1的中轴线与定向滑动装置的滑动方向平行；

S2，使用光学瞄准装置16瞄准角锥棱镜长度标准杆1前端的角锥棱镜的光学中心，第一次读取激光干涉测距装置17上的测量数据 (也可以将激光干涉测距装置17上的读数清零)，记录该测量数据为L₀；

S3，光学瞄准装置16保持固定不动，移动定向滑动装置，直至光学瞄准装置16瞄准到角锥棱镜长度标准杆1后端的角锥棱镜的光学中心，第二次读取测距装置上的测量数据，记录该测量数据为 L₁，计算两次读取的测量数据的差值ΔL，ΔL＝L₀-L₁，从而以此获得角锥棱镜长度标准杆1两端的角锥棱镜的光学中心间距。

进一步的，本实施例在步骤S1中，校准装置的调整操作包括：

调节X轴调整机构，对角锥棱镜长度标准杆1的后端进行X轴方向上的调整；

调节Z轴调整机构，对角锥棱镜长度标准杆的前端进行Z轴方向上的调整；

以使得角锥棱镜长度标准杆1的中轴线沿Y轴方向布置，并且也使得光学瞄准装置16能够瞄准到角锥棱镜长度标准杆两端的角锥棱镜的光学中心。

进一步的，本实施例中在步骤S2中，光学瞄准装置对所述角锥棱镜的光学中心的瞄准操作包括：

对光学瞄准装置16进行自校准：

在分光棱镜163透光面的一侧设置第一激光吸收片166，启动激光测距模块161，这样从分光棱镜163的透光面P2射出的透射光被吸收，从分光棱镜163的偏振光输出面P3垂直输出的偏振光会垂直照射在第二反射镜164上，并在第二反射镜164发生反射，该反射光沿入射的反方向原路返回，在透射过分光棱镜163后，照射在位置敏感器件165上，从而在位置敏感器件165上留下光斑，将该光斑的中心位置坐标作为参考坐标；

通过光学瞄准装置16进行瞄准操作：

撤出第一激光吸收片166，在分光棱镜163与第二反射镜164之间添加第二激光吸收167，启动激光测距模块161和定向滑动装置，此时从分光棱镜163的偏振光输出面P3垂直输出的偏振光会被吸收，而从分光棱镜163的透光面P2射出的激光会垂直入射至角锥棱镜的底面上；基于角锥棱镜的光学特性，只有当激光沿着角锥棱镜的光学中心垂直入射时，激光在角锥棱镜的顶点反射出的激光才会沿着原路返回，而在偏离角锥棱镜的光学中心垂直入射的激光会在角锥棱镜的侧面上发生反射，从而反射的激光会发生一定的偏移。因而，随着定向滑动装置的移动，当从分光棱镜163的透光面P2射出的激光垂直穿过角锥棱镜的光学中心时，该激光的反射光在经过分光棱镜163的反射后，在位置敏感器件上再次接收到的光斑的中心位置坐标才会与参考坐标重合，此时即完成了对角锥棱镜光学中心的瞄准操作。

进一步的，本实施例采用上述测量方法分别对长度规格为 500mm、1000mm、1500mm和2000mm的角锥棱镜长度标准杆进行长度测量，得到的结果如表1所示：

表1

规格(mm)	500	1000	1500	2000
					实测值(mm)	500.0023	1000.0055	1500.0083	2000.0087
标准偏差(μm)	1.8	2.6	3.2	3.5

由表1可知，对不同规格的角锥棱镜长度标准杆进行测量，测量结果具有较小的分散性，证明该测量方法具有较好的测量准确性。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (13)

1.一种角锥棱镜长度标准杆长度测量装置，其特征在于，包括基座、光学瞄准装置、校准装置、定向滑动装置和测距装置；

在所述基座上滑动安装所述定向滑动装置；

所述校准装置设在所述定向滑动装置上，在所述校准装置上放置预校准的角锥棱镜长度标准杆；

所述光学瞄准装置安装在所述基座上，并相对设在定向滑动装置一侧，所述光学瞄准装置用于瞄准角锥棱镜长度标准杆两端的角锥棱镜的光学中心；

所述测距装置用于检测所述定向滑动装置的滑动距离。

2.根据权利要求1所述的角锥棱镜长度标准杆长度测量装置，其特征在于，所述光学瞄准装置包括激光测距模块、第一反射镜、第二反射镜、分光棱镜和位置敏感器件，其中，所述激光测距模块用于发射测量光，并测量与所述角锥棱镜的光学顶点之间的距离；

所述第一反射镜设在所述激光测距模块与所述分光棱镜之间，所述分光棱镜的入射面垂直接收来自所述第一反射镜的反射激光，从所述分光棱镜透光面透射的激光射向所述定向滑动装置，在正对所述分光棱镜的偏振光输出面的一侧布置所述第二反射镜，所述位置敏感器件设在远离所述分光棱镜的偏振光输出面的另外一侧面。

3.根据权利要求2所述的角锥棱镜长度标准杆长度测量装置，其特征在于，在所述分光棱镜透光面的一侧设有第一激光吸收片；在所述分光棱镜与所述第二反射镜之间设有第二激光吸收片。

4.根据权利要求2所述的角锥棱镜长度标准杆长度测量装置，其特征在于，所述校准装置包括沿Y轴方向排布的X轴调整机构和Z轴调整机构；所述定向滑动装置包括Y向滑台；所述X轴调整机构和所述Z轴调整机构设在所述Y向滑台上，所述X轴调整机构和所述Z轴调整机构上分别设有承托块。

5.根据权利要求4所述的角锥棱镜长度标准杆长度测量装置，其特征在于，所述Y向滑台以滑动配合的方式安装于所述基座上，所述基座上设有驱动Y向滑台沿Y轴方向滑动的驱动机构。

6.根据权利要求5所述的角锥棱镜长度标准杆长度测量装置，其特征在于，所述Y向滑台的底部设有滑轨，在所述基座上开设有与所述滑轨相匹配的滑槽；所述滑轨设有两根，所述滑槽的横截面为等腰梯形，两根所述滑轨对称布置在所述滑槽内的两侧。

7.根据权利要求6所述的角锥棱镜长度标准杆长度测量装置，其特征在于，所述Y向滑台的底部设有空置区域，所述空置区域位于两根所述滑轨的外侧；在所述空置区域、所述滑轨的底部分别设有与所述基座相对布置的气足。

8.根据权利要求5所述的角锥棱镜长度标准杆长度测量装置，其特征在于，所述驱动机构包括电机、电机固定座、联轴器、丝杠和丝杠螺母；所述电机固定座设在所述基座上；所述电机安装在所述电机固定座上；所述电机的输出轴端通过所述联轴器连接所述丝杠，所述丝杠与所述丝杠螺母相配合，所述丝杠螺母设在所述Y向滑台的底部。

9.根据权利要求5所述的角锥棱镜长度标准杆长度测量装置，其特征在于，所述基座上设有固定支架，所述固定支架包括左立柱、右立柱和横梁构成的龙门框架结构，所述光学瞄准装置设在所述横梁上，从光学瞄准装置的分光棱镜透射的激光垂直向下射向所述定向滑动装置。

10.根据权利要求5所述的角锥棱镜长度标准杆长度测量装置，其特征在于，所述测距装置包括激光干涉测距装置和激光反射镜；所述激光干涉测距装置、所述激光反射镜分别设在所述基座和所述Y向滑台上，所述激光干涉测距装置的检测端与所述激光反射镜沿着Y轴方向呈正对布置。

11.基于权利要求1-10中任意一项所述的一种角锥棱镜长度标准杆长度测量装置的测量方法，其特征在于，包括：

S1，将预校准的角锥棱镜长度标准杆放置在校准装置上，调整校准装置，使得角锥棱镜长度标准杆的中轴线与定向滑动装置的滑动方向平行；

S2，使用光学瞄准装置瞄准角锥棱镜长度标准杆其中一端的角锥棱镜的光学中心，第一次读取测距装置上的测量数据；

S3，移动定向滑动装置，直至光学瞄准装置瞄准到角锥棱镜长度标准杆另一端的角锥棱镜的光学中心，第二次读取测距装置上的测量数据，计算两次读取的测量数据的差值。

12.根据权利要求11所述的测量方法，其特征在于，在步骤S1中，所述校准装置包括沿Y轴方向排布的X轴调整机构和Z轴调整机构，对所述校准装置的调整操作包括：

调节X轴调整机构，对角锥棱镜长度标准杆的其中一端进行X轴方向上的调整；

调节Z轴调整机构，对角锥棱镜长度标准杆的另外一端进行Z轴方向上的调整；

以使得角锥棱镜长度标准杆的中轴线沿Y轴方向布置。

13.根据权利要求11或12所述的测量方法，其特征在于，

所述光学瞄准装置包括激光测距模块、第一反射镜、第二反射镜、分光棱镜和位置敏感器件；

在步骤S2中，光学瞄准装置对所述角锥棱镜的光学中心的瞄准操作包括：

对光学瞄准装置进行自校准，在分光棱镜透光面的一侧设置第一激光吸收片，启动激光测距模块，在位置敏感器件上首次接收到光斑，将该光斑的中心位置坐标作为参考坐标；

进行瞄准操作，撤出第一激光吸收片，在分光棱镜与第二反射镜之间添加第二激光吸收片，启动激光测距模块和定向滑动装置，当位置敏感器件上再次接收到的光斑的中心位置坐标与参考坐标重合时，完成对角锥棱镜光学中心的瞄准操作。