CN115574740A - 一种多功能光学自准直仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多功能光学自准直仪，包括有可以放置至待测物体上的反射镜，其还包括：光学机构，包括镜筒及其镜片组件，镜筒水平设置并形成有供光束穿设的光路通道，镜筒的一侧并列设置有两个连通至光路通道的光线入射口，镜片组件内置于镜筒且其入射端相对所述光线入射口设置，用于反射进入光路通道的光束；检测机构，包括激光发射端和激光成像端，激光发射端设置于镜筒并相对其一所述光线入射口设置，用于发射激光并经光路通道发射至反射镜，激光成像端设置于镜筒并与光路通道同轴设置，用于接收反射镜反射回的激光并形成图像。本发明的光学自准直仪可以分别平行光线和十字型发散光线，从而完成不同产品的水平方向偏差角度的检测。

Description

一种多功能光学自准直仪

技术领域

本发明涉及光电设备技术领域，尤其涉及一种多功能光学自准直仪。

背景技术

自准直仪是一种利用光的自准直原理将角度测量转换为线性测量的一种计量仪器，它广泛用于小角度测量、平板的平面度测量、导轨的平直度与平行度测量等方面，主要包括光学自准直仪、光电自准直仪、激光准直仪等。

例如，专利CN204101008U，公开了一种以激光为光源的高精度长距离CCD双轴自准直仪，包括底座，底座上安装物镜管，物镜管前端设有反射镜，所述物镜管包括自准直仪物镜头、分光棱镜、透光小十字分划板、聚光镜、毛玻璃、激光光源、线路板灯源座、激光灯电源线、CCD数据处理电缆线、CCD图像传感器，CCD数据处理电缆线连接电脑。但是，这种以激光作为光源的自准直仪只能发射出直线型的激光光束。

目前，大多数的自准直仪是通过激光发射平行光束至待检测物体，在待检测物体的表面还放置有可以反射该平行激光光束的反射镜，在待检测物体表面存在倾斜情况时，则可以使得反射回来的光束出现折射并在CCD相机上形成图像，从而测出反射镜在待检测物体垂直面的微小倾角，得出待检测物体的倾斜度，但是，实际检测过程中，当待检测物体为激光设备或者红外设备，例如红外相机时，这种自准直仪发射出的平行光束不能对红外相机光轴在水平方向的偏差度进行检测，因为激光发射的光束在红外相机上只能形成点图像。因此，需要一种可以发射出发散式红外光束的自准直仪。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种多功能光学自准直仪，解决现有技术中的光学自准直仪缺乏红外检测结构的技术问题。

为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种多功能光学自准直仪，包括有可以放置至待测物体上的反射镜，其还包括：

光学机构，包括镜筒及其镜片组件，所述镜筒水平设置并形成有供光束穿设的光路通道，所述镜筒的一侧并列设置有两个连通至所述光路通道的光线入射口，所述镜片组件内置于所述镜筒且其入射端相对所述光线入射口设置，用于反射进入所述光路通道的光束；

检测机构，包括激光发射端和激光成像端，所述激光发射端设置于所述镜筒并相对其一所述光线入射口设置，用于发射激光并经所述光路通道发射至所述反射镜，所述激光成像端设置于所述镜筒并与所述光路通道同轴设置，用于接收所述反射镜反射回的激光并形成图像；

校准机构，红外光线发射端和十字光源穿设端，所述红外光线发射端设置于所述镜筒并相对另一所述光线入射口设置，所述十字光源穿设端设置于所述红外光线发射端的光线出口端，以便形成十字型光源发射至所述镜片组件。

进一步的，所述校准机构包括灯筒、红外灯源和十字光阑，所述红外光线发射端为红外灯源，所述十字光源穿设端为十字光阑，所述灯筒连通至所述镜筒并与所述激光发射端平行设置，所述红外灯源内置于所述灯筒，所述十字光阑内置于所述灯筒并平行于所述镜筒设置，所述十字光阑位于所述红外灯源和所述镜片组件之间，以便所述红外灯源形成十字型光线并发射至所述镜片组件。

进一步的，所述镜片组件包括主反射镜、次反射镜和棱镜组，所述主反射镜竖直设置于所述镜筒内，所述次反射镜平行于所述主反射镜设置并位于所述镜筒远离所述激光成像端的一端，所述主反射镜和所述次反射镜沿水平方向均开设有通孔，所述棱镜组内置于所述镜筒并设置于所述主反射镜远离所述次反射镜的一侧，所述棱镜组相对所述光线入射口设置，所述主反射镜和所述次反射镜上的两个所述通孔同轴设置且均相对所述棱镜组设置。

进一步的，所述棱镜组包括四个直角三棱镜，其分别为三棱镜一、三棱镜二、三棱镜三和三棱镜四，所述三棱镜一和所述三棱镜二的倾斜面连接，所述三棱镜三和所述三棱镜四的倾斜面连接，所述三棱镜二和所述三棱镜三的直角面连接并形成有矩形棱镜块，所述三棱镜二和所述三棱镜三分别相对所述十字光阑和所述激光发射端设置。

进一步的，还包括消光罩，所述消光罩包覆于所述镜筒的外壁，所述消光罩的内壁相对所述激光发射端和所述灯筒的一侧还开设有消光槽，用于吸收垂直于所述光路通道的光线。

进一步的，所述激光发射端包括激光调节架和激光器，所述激光调节架连接于所述镜筒外壁并开设有贯通至所述镜筒内的激光发射孔，所述激光器设置于所述激光调节架并相对所述三棱镜三设置，以便经所述激光发射孔发射激光至所述三棱镜三。

进一步的，所述激光器为绿斑圆光激光器。

进一步的，所述激光成像端包括CCD相机及其显示端，所述CCD相机连接于镜筒并相对所述三棱镜四设置，用于接收所述反射镜反射而回的激光，所述显示端连接于所述CCD相机，用于显示所述CCD相机的检测结果。

进一步的，所述红外灯源为卤素灯珠。

进一步的，还包括匀光板，所述匀光板水平设置于所述卤素灯珠和所述十字光阑之间。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：本发明的自准直仪同时设置有两个发光光源，两个光源分别为激光光源和红外灯源，可以分别发射出平行的光束和发散型的光束，在进行红外相机这类可成像设备的检测时，可以采用红外灯源，以便通过自准直仪中红外灯源形成的图像和红外相机光轴进行对比，从而检测红外相机的光轴在水平方向是否出现偏差，在进行无成像类产品(例如导轨)的检测时，可以采用激光光源，在导轨上放置好反射镜，则可以将激光发射至自准直仪的CCD相机上完成角度偏移检测。

附图说明

图1是本发明提供的实施例-多功能光学自准直仪的结构示意图；

图2是本发明提供的实施例-多功能光学自准直仪的剖视图；

图3是本发明提供的实施例-多功能光学自准直仪中光学机构的结构示意图；

图4是本发明提供的实施例-多功能光学自准直仪中棱镜组的结构示意图；

图5是本发明提供的实施例-多功能光学自准直仪中红外灯源的光束反射的示意图；

图6是本发明提供的实施例-多功能光学自准直仪中反射镜竖直状态下的激光光束反射示意图；

图7是本发明提供的实施例-多功能光学自准直仪中反射镜倾斜状态下的激光光束反射示意图。

1、光学机构；11、镜筒；12镜片组件；121、主反射镜；122、次反射镜；123、棱镜组；1231、三棱镜一；1232、三棱镜二；1233、三棱镜三；1234、三棱镜四；124、视差圈；13、消光罩；2、检测机构；21、激光发射端；211、激光调节架；212、激光器；22、激光成像端；221、CCD相机；222、显示端；223、安装板；3、校准机构；31、灯筒；32、红外灯源；33、十字光阑；34、匀光板。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

参照图1和图2，本发明提供了一种多功能光学自准直仪，包括有可以放置至待测物体上的反射镜100，其还包括：

光学机构1，包括镜筒11及其镜片组件12，所述镜筒11水平设置并形成有供光束穿设的光路通道，所述镜筒11的一侧并列设置有两个连通至所述光路通道的光线入射口，所述镜片组件12内置于所述镜筒11且其入射端相对所述光线入射口设置，用于反射进入所述光路通道的光束；

检测机构2，包括激光发射端21和激光成像端22，所述激光发射端21设置于所述镜筒11并相对其一所述光线入射口设置，用于发射激光并经所述光路通道发射至所述反射镜100，所述激光成像端22设置于所述镜筒11并与所述光路通道同轴设置，用于接收所述反射镜100反射回的激光并形成图像；

校准机构3，红外光线发射端和十字光源穿设端，所述红外光线发射端设置于所述镜筒11并相对另一所述光线入射口设置，所述十字光源穿设端设置于所述红外光线发射端的光线出口端，以便形成十字型光源发射至所述镜片组件12。

光学机构1用于反射光束，其通过镜筒11和镜片组件12形成光束发射系统，在光束进入镜筒11后可以使其沿水平方向传输，检测机构2用于对无成像设备进行测量，需要在待检测物体表面竖直放置一个反射镜100，激光发射端21用于发射出平行激光光束，在激光光束进入镜筒11后接触镜片组件12，镜片组件12则可以反射激光光束并使其穿设镜筒11照射至待检测物体表面的反射镜100上，若反射镜100存在倾斜，反射镜100则可以将平行光束进行折射，从而将平行光束反射至激光成像端形成图像，以此完成待检测物体水平方向角度偏差的检测，校准机构3则用于对可成像设备进行检测，红外光线发射端为点光源，可以形成发散型光束，该发散型光束通过十字光源穿设端进入镜筒11后接触镜片组件12，可以从镜筒11直接形成十字型图像并照射至待检测设备上，通过将十字型图像和待检测设备的中心点进行对比，则可以判断待检测设备的中心是否存在偏移，本发明的自准直仪结合两种检测结构，可以分别对不同类型的产品进行测量，相比传统的单一模式的测量，实用性更强。

本发明提供的实施例中，所述校准机构3包括灯筒31、红外灯源32和十字光阑33，所述红外光线发射端为红外灯源，所述十字光源穿设端为十字光阑，所述灯筒31连通至所述镜筒11并与所述激光发射端21平行设置，所述红外灯源32内置于所述灯筒31，所述十字光阑33内置于所述灯筒31并平行于所述镜筒11设置，所述十字光阑33位于所述红外灯源32和所述镜片组件12之间，以便所述红外灯源32形成十字型光线并发射至所述镜片组件12。

参照图3，本发明提供的实施例中，所述镜片组件12包括主反射镜121、次反射镜122和棱镜组123，所述主反射镜121竖直设置于所述镜筒11内，所述次反射镜122平行于所述主反射镜121设置并位于所述镜筒11远离所述激光成像端22的一端，所述主反射镜121和所述次反射镜122沿水平方向均开设有通孔，所述棱镜组123内置于所述镜筒11并设置于所述主反射镜121远离所述次反射镜122的一侧，所述棱镜组相对所述光线入射口设置，给棱镜组为镜片组件的入射端，所述主反射镜121和所述次反射镜122上的两个所述通孔同轴设置且均相对所述棱镜组123设置。其中，镜筒11的横截面呈水平放置的凸字型，主反射镜121和次反射镜122位于镜筒11大直径区域，所述棱镜组123则位于镜筒11的小直径区域，其对应的激光发射端21和灯筒31均设置在小直径区域的外壁，激光成像端22设置在小直径区域的端部。

本发明提供的实施例中，所述棱镜组123包括四个直角三棱镜，其分别为三棱镜一1231、三棱镜二1232、三棱镜三1233和三棱镜四1234，所述三棱镜一1231和所述三棱镜二1232的倾斜面连接，所述三棱镜三1233和所述三棱镜四1234的倾斜面连接，所述三棱镜二1232和所述三棱镜三1233的直角面连接并形成有矩形棱镜块，所述三棱镜二1232和所述三棱镜三1233分别相对所述十字光阑33和所述激光发射端21设置。其中，多个直角三棱镜采用蓝宝石制作且通过胶水进行无缝粘合，三棱镜1231的两个直角面、三棱镜二1232的倾斜面、三棱镜三1233的两个直角面和三棱镜四1234的倾斜面均镀有增透膜，即供光束穿设并形成图像的透射面均镀有增透膜，便于光束穿透。

本发明提供的实施例中，镜片组件12还包括视差圈124，所述视差圈124设置于所述次反射镜122一侧，用于消除光学机构1成像时可能出现的视差现象。其中，视差圈124和次反射镜122均安装在次反射镜环上，镜筒11内还设置有主反射镜座和次反射镜座，主反射镜座用于固定主反射镜，次反射镜座则用于固定该次反射镜环。

本发明提供的实施例中，该光学机构1还包括消光罩13，所述消光罩13包覆于所述镜筒11的外壁，所述消光罩13的内壁相对所述激光发射端21和所述灯筒31的一侧还开设有消光槽，用于吸收垂直于所述光路通道的光线。

本发明提供的实施例中，所述激光发射端21包括激光调节架211和激光器212，所述激光调节架211连接于所述镜筒11外壁并开设有贯通至所述镜筒11内的激光发射孔，所述激光器212设置于所述激光调节架211并相对所述三棱镜三1233设置，以便经所述激光发射孔发射激光至所述三棱镜三1233。其中，所述激光器212为绿斑圆光激光器，可以发射波长为515-535nm绿激光。

本发明提供的实施例中，所述激光成像端22包括CCD相机221及其显示端222，所述CCD相机221连接于镜筒11并相对所述三棱镜四1234设置，用于接收所述反射镜100反射而回的激光，所述显示端222连接于所述CCD相机221，用于显示所述CCD相机221的检测结果。其中，激光成像端22还包括安装板223，所述安装板223的一端连接于所述镜筒11、另一端连接于所述CCD相机221，安装板223上还开设有供光束穿设的成像孔，该成像孔和主反射镜121、次反射镜122上的通孔均为同轴设置，在激光器212和CCD相机的十字中心重合时，激光器212发射出的激光经待测物体反射镜100发射而回后即可在CCD相机上成像，后续显示端则可以通过图像识别算法得出CCD相机上成像的中心点位置与焦点(CCD相机中心点)偏移距离，即可通过待测目标根据反射镜反馈信息的测出其偏差角度。

本发明提供的实施例中，所述红外灯源32为卤素灯珠。其中，灯筒31内还设置有灯座，该灯座上还设置有耐高温安装部，卤素灯珠则安装至该耐高温安装部处，避免卤素灯珠工作时对灯筒31内壁造成损坏。

本发明提供的实施例中，该校准机构还包括匀光板34，所述匀光板34水平设置于所述卤素灯珠和所述十字光阑33之间，便于点光源卤素灯珠均匀发射出发散型光束至镜筒11内。其中，灯筒31的周向还开设有散热孔，用于卤素灯珠的散热，该灯筒31的外壁还设置有可调节连接架，通过该调节架可以调节灯筒及十字光阑的位置，保证十字光阑与CCD相机的中心十字重合。

本发明提供的实施例的工作原理为：本发明的自准直仪集成有两个成像系统，可以分别对不同的产品进行检测，参照图5至图7，其中，图5为红外灯源对有成像设备(例如红外相机)进行检测时的光线反射图，这类产品自带成像结构，红外灯源产生的光束可以穿过光学机构后直接在红外相机上形成十字图像，通过比对该十字图像与设备自身的十字中心即可检测出红外相机的十字中心是否存在偏差，图6和图7是激光发射端配合CCD相机对无成像设备进行检测时的光线反射图，在进行该类产品的测试时，需要在被测物体上放置反射镜，激光发射端发射的光束经反射镜反射至CCD相机，图6中被测物体无倾斜时，光线直接穿设经主反射镜和次反射镜的通孔并被反射镜返回至CCD相机成像，图7中被测物体倾斜时，光线穿设经主反射镜和次反射镜的通孔并被反射镜返回，然后经主反射镜和次反射镜多次发射直至光线有通孔处返回至CCD相机成像，则可以检测出被测物体的倾斜角度。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多功能光学自准直仪，包括有可以放置至待测物体上的反射镜，其特征在于，还包括：

光学机构，包括镜筒及其镜片组件，所述镜筒水平设置并形成有供光束穿设的光路通道，所述镜筒的一侧并列设置有两个连通至所述光路通道的光线入射口，所述镜片组件内置于所述镜筒且其入射端相对所述光线入射口设置，用于反射进入所述光路通道的光束；

检测机构，包括激光发射端和激光成像端，所述激光发射端设置于所述镜筒并相对其一所述光线入射口设置，用于发射激光并经所述光路通道发射至所述反射镜，所述激光成像端设置于所述镜筒并与所述光路通道同轴设置，用于接收所述反射镜反射回的激光并形成图像；

校准机构，红外光线发射端和十字光源穿设端，所述红外光线发射端设置于所述镜筒并相对另一所述光线入射口设置，所述十字光源穿设端设置于所述红外光线发射端的光线出口端，以便形成十字型光源发射至所述镜片组件。

2.根据权利要求1所述的多功能光学自准直仪，其特征在于：所述校准机构包括灯筒、红外灯源和十字光阑，所述红外光线发射端为红外灯源，所述十字光源穿设端为十字光阑，所述灯筒连通至所述镜筒并与所述激光发射端平行设置，所述红外灯源内置于所述灯筒，所述十字光阑内置于所述灯筒并平行于所述镜筒设置，所述十字光阑位于所述红外灯源和所述镜片组件之间，以便所述红外灯源形成十字型光线并发射至所述镜片组件。

3.根据权利要求2所述的多功能光学自准直仪，其特征在于：所述镜片组件包括主反射镜、次反射镜和棱镜组，所述主反射镜竖直设置于所述镜筒内，所述次反射镜平行于所述主反射镜设置并位于所述镜筒远离所述激光成像端的一端，所述主反射镜和所述次反射镜沿水平方向均开设有通孔，所述棱镜组内置于所述镜筒并设置于所述主反射镜远离所述次反射镜的一侧，所述棱镜组相对所述光线入射口设置，所述主反射镜和所述次反射镜上的两个所述通孔同轴设置且均相对所述棱镜组设置。

4.根据权利要求3所述的多功能光学自准直仪，其特征在于：所述棱镜组包括四个直角三棱镜，其分别为三棱镜一、三棱镜二、三棱镜三和三棱镜四，所述三棱镜一和所述三棱镜二的倾斜面连接，所述三棱镜三和所述三棱镜四的倾斜面连接，所述三棱镜二和所述三棱镜三的直角面连接并形成有矩形棱镜块，所述三棱镜二和所述三棱镜三分别相对所述十字光阑和所述激光发射端设置。

5.根据权利要求4所述的多功能光学自准直仪，其特征在于：还包括消光罩，所述消光罩包覆于所述镜筒的外壁，所述消光罩的内壁相对所述激光发射端和所述灯筒的一侧还开设有消光槽，用于吸收垂直于所述光路通道的光线。

6.根据权利要求5所述的多功能光学自准直仪，其特征在于：所述激光发射端包括激光调节架和激光器，所述激光调节架连接于所述镜筒外壁并开设有贯通至所述镜筒内的激光发射孔，所述激光器设置于所述激光调节架并相对所述三棱镜三设置，以便经所述激光发射孔发射激光至所述三棱镜三。

7.根据权利要求6所述的多功能光学自准直仪，其特征在于：所述激光器为绿斑圆光激光器。

8.根据权利要求3所述的多功能光学自准直仪，其特征在于：所述激光成像端包括CCD相机及其显示端，所述CCD相机连接于镜筒并相对所述三棱镜四设置，用于接收所述反射镜反射而回的激光，所述显示端连接于所述CCD相机，用于显示所述CCD相机的检测结果。

9.根据权利要求2所述的多功能光学自准直仪，其特征在于：所述红外灯源为卤素灯珠。

10.根据权利要求9所述的多功能光学自准直仪，其特征在于：还包括匀光板，所述匀光板水平设置于所述卤素灯珠和所述十字光阑之间。

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