CN110824693B - 一种可调位置的光路折转方法及其光路折转装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可调位置的光路折转方法及其光路折转装置，光路折转方法是由基于上光筒结构、多齿分度台、丝杆、下光筒结构组成的光路折转装置实现的，丝杠安装在多齿分度台的下面，上光筒安装在多齿分度台上，下光筒安装在丝杠的外螺纹零件上，在上光筒、下光筒中均安装有直角五棱镜用于转折光路，在多齿分度台与丝杠的中间均设有用于光路传输的通光孔，安装时校准两者的通光孔同轴。光路折转方法具有通过多齿分度台和丝杠来实现光路的位置调节来达到光电测量系统的光路折转的目的、提高调整精度、简化调整过程、操作方便易实现、适应不同平台等优点。光路折转装置提高了光路折转的角度精度，增强了系统的适应性和可靠性。

Description

一种可调位置的光路折转方法及其光路折转装置

技术领域

本发明涉及光电测量系统，尤其是涉及一种可调位置的光路折转方法及其光路折转装置。

背景技术

在车载、舰载等光电测量系统中，经常存在光电测量设备安装平台的高度与角度与被测物的不同的情况，使得光电测量系统无法直接进行光电测量。传统的方法使用折转光管来调整光电测量设备平台与被测物的相对高度和相对角度，实现光路折转，使光电测量设备的光线基准能够传递给被测物上的被测面，从而完成光电测量。这种方法存在调整过程耗时耗力，调整的精度不易控制，同时由于不同平台的光电测量系统情况不同，同一折转光管不能通用，这些问题使得光路折转存有待改善空间。

为了解决传统方法存在的问题，需要一种可调节位置的光路折转方法来提高调整精度，简化调整过程，适应不同平台的光电测量系统。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种通过多齿分度台和丝杠来实现光路的位置调节来达到光电测量系统的光路折转的目的、提高调整精度、简化调整过程、操作方便易实现、适应不同平台的光路折转方法。

本发明的第二个目的在于提供一种可调位置的光路折转装置。

本发明的第一个目的是这样实现的：

一种可调位置的光路折转方法，特征是：具体步骤如下：

A、将角度偏差不大于10″的上直角五棱镜通过上五棱镜安装座安装于上光筒内，将角度偏差不大于10″的下直角五棱镜通过下五棱镜安装座安装于下光筒内，确保上直角五棱镜的反射面、上光筒的内孔轴线、下直角五棱镜的反射面与下光筒的内孔轴线平行度不大于0.01mm；

B、将丝杠安装在多齿分度台的下面，使用杠杆式千分表，杠杆式千分表的表头部分接触丝杠的内孔，以多齿分度台的旋转中心为基准，校准丝杠与多齿分度台的同轴度不大于0.008mm；

C、将上光筒安装在多齿分度台2的上面，将下光筒安装在丝杠的下面，使用杠杆式千分表，杠杆式千分表的表头部分接触上光筒的内孔，以多齿分度台的旋转中心为基准，校准上光筒与多齿分度台的同轴度不大于0.01mm；使用杠杆式千分表，杠杆式千分表的表头部分接触下光筒的内孔，以多齿分度台的旋转中心为基准，校准下光筒与多齿分度台的同轴度不大于0.01mm；

D、根据被测物的位置和光电测量系统的位置，安装光路折转装置，使得其中上光筒位于光电测量系统的附近，并且上光筒内的上直角五棱镜的反射面正对光电测量系统的光线接收装置和光线发射装置，调整丝杠的高度，使得下光筒处于被测物附近，旋转多齿分度台，直到下光筒内的下直角五棱镜的反射面正对被测物的被测面，完成光路位置调整，即能使用光电测量系统开始测量。

多齿分度台的齿数不小于720，采用端面向心刚性直齿，直齿做表面硬化、防锈处理，采用合金结构钢。

本发明的第二个目的是这样实现的：

一种可调位置的光路折转装置，特征是：由上光筒结构、多齿分度台、丝杆、下光筒结构组成，其中：上光筒结构由上五棱镜安装座、上直角五棱镜、上光筒组成，下光筒结构由下光筒、下五棱镜安装座、下直角五棱镜组成，在多齿分度台的中间设有上下贯通的分度台通光孔，在丝杆的中间有设有上下贯通的丝杆通光孔，分度台通光孔和丝杆通光孔同轴；在上光筒内设有通过上五棱镜安装座安装的上直角五棱镜，在下光筒内设有通过下五棱镜安装座安装的下直角五棱镜；丝杠使用梯形螺纹结构，在内螺纹零件旋转时，外螺纹零件会升降运动，通过螺钉将丝杠固定在齿数不小于720的多齿分度台的下面，通过螺钉将上光筒固定在多齿分度台的上面，使得上光筒的上光筒出光孔与多齿分度台的分度台通光孔连通；将下光筒安装在丝杠的外螺纹零件上，使得下光筒的下光筒出光孔与丝杆的丝杆通光孔连通；确保上直角五棱镜的反射面、上光筒出光孔的轴线、下直角五棱镜的反射面与下光筒出光孔的轴线平行度不大于0.01mm。

上直角五棱镜和下直角五棱镜的角度偏差均不大于10″。

本发明的光路折转方法是由基于上光筒结构、多齿分度台、丝杆、下光筒结构组成的光路折转装置实现的，丝杠安装在多齿分度台的下面，上光筒安装在多齿分度台上，下光筒安装在丝杠的外螺纹零件上，在上光筒、下光筒中均安装有直角五棱镜用于转折光路，在多齿分度台与丝杠的中间均设有用于光路传输的通光孔，安装时校准两者的通光孔同轴，上光筒出光孔、分度台通光孔、丝杆通光孔和下光筒出光孔构成光腔；多齿分度台为光路提供高精度的角度偏转，齿数不少于720，丝杠使用梯形螺纹结构，在内螺纹零件旋转时，外螺纹零件会进行升降运动。该光路折转方法通过丝杠升降实现光路的高度调节，通过多齿分度台实现不同角度的高精度光路折转，多齿分度台能解决光路角度位置偏转的问题，丝杠能解决光路高度位置偏移的问题。本发明的光路折转方法具有通过多齿分度台和丝杠来实现光路的位置调节来达到光电测量系统的光路折转的目的、提高调整精度、简化调整过程、操作方便易实现、适应不同平台等优点。

本发明的光路折转装置使用多齿分度台和丝杠，能快捷、方便地调整上光筒和下光筒的角度位置和高度位置，有较好的适应性；使用上直角五棱镜和下直角五棱镜进行光路转折传递，较45度平面镜有更好的角度精度，减小了光路折转系统误差，提高了光电测量系统的测量精度，操作方便易实现、可操作性强；通过多齿分度台及丝杠实现光路位置的调节，两个直角五棱镜实现光路的折转，解决了光路折转存在的不同位置需要重新装调光路设备以及平面镜折射光路需要45度安装的问题，避免了多次装调的麻烦和不可靠，提高了光路折转的角度精度，增强了系统的适应性和可靠性。

附图说明

图1是本发明结构示意图

图1中：1、上光筒结构；101、上五棱镜安装座；102、上直角五棱镜；103、上光筒；104、上光筒出光孔；2、多齿分度台；201、分度台通光孔；3、丝杠；301、丝杠通光孔；4、下光筒结构；401、下光筒；402、下五棱镜安装座；403、下直角五棱镜；404、下光筒出光孔。

具体实施方式：

下面结合实施例并对照附图对本发明作进一步详细说明。

一种可调位置的光路折转方法，具体步骤如下：

A、将角度偏差不大于10″的上直角五棱镜102通过上五棱镜安装座101安装于上光筒103内，将角度偏差不大于10″的下直角五棱镜403通过下五棱镜安装座402安装于下光筒401内，确保上直角五棱镜102的反射面、上光筒103孔的轴线、下直角五棱镜403的反射面与下光筒401的轴线平行度不大于0.01mm；

B、将丝杠3安装在多齿分度台2的下面，使用杠杆式千分表，杠杆式千分表的表头部分接触丝杠3的内孔，以多齿分度台2的旋转中心为基准，校准丝杠3与多齿分度台2的同轴度不大于0.008mm；

C、将上光筒103安装在多齿分度台2的上面，将下光筒401安装在丝杠3的下面，使用杠杆式千分表，杠杆式千分表的表头部分接触上光筒103的内孔，以多齿分度台2的旋转中心为基准，校准上光筒103与多齿分度台2的同轴度不大于0.01mm；使用杠杆式千分表，杠杆式千分表的表头部分接触下光筒401的内孔，以多齿分度台2的旋转中心为基准，校准下光筒401与多齿分度台2的同轴度不大于0.01mm；

D、根据被测物的位置和光电测量系统的位置，安装光路折转装置，使得其中上光筒103位于光电测量系统的附近，并且上光筒103内的上直角五棱镜102的反射面正对光电测量系统的光线接收装置和光线发射装置，调整丝杠3的高度，使得下光筒401处于被测物附近，旋转多齿分度台2，直到下光筒401内的下直角五棱镜402的反射面正对被测物的被测面，完成光路位置调整，即能使用光电测量系统开始测量。

一种可调位置的光路折转装置，由上光筒结构1、多齿分度台2、丝杆3、下光筒结构4组成，其中：上光筒结构1由上五棱镜安装座101、上直角五棱镜102、上光筒103组成，下光筒结构4由下光筒401、下五棱镜安装座402、下直角五棱镜403组成，在多齿分度台2的中间设有上下贯通的分度台通光孔201，在丝杆3的中间有设有上下贯通的丝杆通光孔301，分度台通光孔201和丝杆通光孔301同轴；在上光筒103内设有通过上五棱镜安装座101安装的上直角五棱镜102，在下光筒401内设有通过下五棱镜安装座402安装的下直角五棱镜403；丝杠3使用梯形螺纹结构，在内螺纹零件旋转时，外螺纹零件会进行升降运动，通过螺钉将丝杠3固定在齿数不小于720的多齿分度台2的下面，通过螺钉将上光筒103固定在多齿分度台2的上面，使得上光筒103的上光筒出光孔104与多齿分度台2的分度台通光孔201连通；将下光筒401安装在丝杠3的外螺纹零件上，使得下光筒401的下光筒出光孔404与丝杆3的丝杆通光孔301连通；确保上直角五棱镜102的反射面、上光筒出光孔104的轴线、下直角五棱镜403的反射面与下光筒出光孔404的轴线平行度不大于0.01mm。

上直角五棱镜102和下直角五棱镜403的角度偏差均不大于10″。

下面对上直角五棱镜102的角度偏差的测量进行详细描述：

A、在多齿分度台2（齿数为360）上放置一块平面反射镜正对光电自准直仪，得到此时光电自准直仪的读数a1；

B、将多齿分度台2转动90°，在平面反射镜附近放置上直角五棱镜102，确保该位置的上直角五棱镜102的一个90°通光面能作为入射面，得到此时光电自准直仪的读数a2；

C、将读数a1、a2作差，得到的差值即为上直角五棱镜的角度偏差值。

上述多齿分度台2采用端面向心刚性直齿，直齿做表面硬化、防锈处理，采用合金结构钢，分度精度不大于0.2″，重复精度不大于0.06″。

上述光电自准直仪光电瞄准的精度不大于0.1″，信号稳定性不大于0.1″，示值误差±0.2″，测量范围±20″。

上直角五棱镜102是一种Ⅱ型反射棱镜（光线经过两次反射的棱镜），其光路转折90°，角度偏差值不大于20″。

下直角五棱镜403的角度偏差的测量同上直角五棱镜102的角度偏差的测量。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种可调位置的光路折转方法，其特征在于：具体步骤如下：

A、将角度偏差不大于10″的上直角五棱镜通过上五棱镜安装座安装于上光筒内，将角度偏差不大于10″的下直角五棱镜通过下五棱镜安装座安装于下光筒内，确保上直角五棱镜的反射面、上光筒的内孔轴线、下直角五棱镜的反射面与下光筒的内孔轴线平行度不大于0.01mm；

B、将丝杠安装在多齿分度台的下面，使用杠杆式千分表，杠杆式千分表的表头部分接触丝杠的内孔，以多齿分度台的旋转中心为基准，校准丝杠与多齿分度台的同轴度不大于0.008mm；

C、将上光筒安装在多齿分度台的上面，将下光筒安装在丝杠的下面，使用杠杆式千分表，杠杆式千分表的表头部分接触上光筒的内孔，以多齿分度台的旋转中心为基准，校准上光筒与多齿分度台的同轴度不大于0.01mm；使用杠杆式千分表，杠杆式千分表的表头部分接触下光筒的内孔，以多齿分度台的旋转中心为基准，校准下光筒与多齿分度台的同轴度不大于0.01mm；

D、根据被测物的位置和光电测量系统的位置，安装光路折转装置，使得其中上光筒位于光电测量系统的附近，并且上光筒内的上直角五棱镜的反射面正对光电测量系统的光线接收装置和光线发射装置，调整丝杠的高度，使得下光筒处于被测物附近，旋转多齿分度台，直到下光筒内的下直角五棱镜的反射面正对被测物的被测面，完成光路位置调整，即能使用光电测量系统开始测量。

2.根据权利要求1所述的可调位置的光路折转方法，其特征在于：多齿分度台的齿数不小于720，采用端面向心刚性直齿，直齿做表面硬化、防锈处理，采用合金结构钢。

3.一种可调位置的光路折转装置，其特征在于：由上光筒结构、多齿分度台、丝杆、下光筒结构组成，其中：上光筒结构由上五棱镜安装座、上直角五棱镜、上光筒组成，下光筒结构由下光筒、下五棱镜安装座、下直角五棱镜组成，在多齿分度台的中间设有上下贯通的分度台通光孔，在丝杆的中间有设有上下贯通的丝杆通光孔，分度台通光孔和丝杆通光孔同轴；在上光筒内设有通过上五棱镜安装座安装的上直角五棱镜，在下光筒内设有通过下五棱镜安装座安装的下直角五棱镜；丝杠使用梯形螺纹结构，在内螺纹零件旋转时，外螺纹零件会升降运动，通过螺钉将丝杠固定在齿数不小于720的多齿分度台的下面，通过螺钉将上光筒固定在多齿分度台的上面，使得上光筒的上光筒出光孔与多齿分度台的分度台通光孔连通；将下光筒安装在丝杠的外螺纹零件上，使得下光筒的下光筒出光孔与丝杆的丝杆通光孔连通；确保上直角五棱镜的反射面、上光筒出光孔的轴线、下直角五棱镜的反射面与下光筒出光孔的轴线平行度不大于0.01mm。

4.根据权利要求3所述的可调位置的光路折转装置，其特征在于：上直角五棱镜和下直角五棱镜的角度偏差均不大于10″。

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