CN202420490U - 一种望远镜与激光同轴测量系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种望远镜与激光同轴测量系统,使之易于瞄准,且能实现高精度放线测量。该望远镜与激光同轴测量系统使激光器(4)发出的激光光束通过激光准直透镜组(9),成为准直激光束,准直激光束通过第一外反射直角棱镜(10)反射,进入望远镜筒内直接入射至第二外反射直角棱镜(11)后即从望远镜筒出射,并由光电探测器测量;望远镜光路与从望远镜筒出射的激光光束同轴。本实用新型避免了连续调焦后激光光束的指向性变化问题,消除了此误差,极大地提高了测量精度。
Description
技术领域
本实用新型属于光学和激光测量技术领域,具体涉及一种望远镜与激光同轴测量系统。
背景技术
由于激光强度大、方向性好,应用激光光束作为测量的基准轴线,成为了目前研究的热点。激光经纬仪、激光水准仪等产品广泛应用于工程施工、建筑装潢、机械安装等场合,以激光光束为基准,提供诸如直线度、同轴度、平面度、平行度、垂直度等几何量的检测、放样、定线、定位等。
已公告的专利“激光电子经纬仪分光光路系统”(ZL 200620026076.2)的方案如附图1所示,将激光光束导入到望远镜光学系统的分划板与调焦镜组之间,激光束需要通过调焦镜和物镜,然后从望远镜筒出射。该方案的缺点:
调焦镜在连续调焦运动后,会有光轴的指向性变化问题,通常为3″。当激光光束作为长距离的基准线时,需要调焦至相应位置。这样,不可避免会导致激光光束与真实基准线存在偏差。对于长距离高精度的测量来说,这个偏差难以满足要求。例如,当距离为10m时,偏差为0.145mm。
实用新型内容
本实用新型提供了一种望远镜与激光同轴测量系统,使之易于瞄准,且能实现高精度放线测量。
本实用新型的技术方案如下:
一种望远镜与激光同轴测量系统,包括以下两个部分:
(1)位于望远镜外部且与望远镜筒平行依次设置的激光器(4)、激光准直透镜组(9)和第一外反射直角棱镜(10);
(2)望远镜筒内在同一光轴上依次设置的第二外反射直角棱镜(11)、物镜组(1)、调焦镜组(2)、分划板(7)和目镜组(8);
激光器(4)发出的激光光束通过激光准直透镜组(9),成为准直激光束,准直激光束通过第一外反射直角棱镜(10)反射,进入望远镜筒内直接入射至第二外反射直角棱镜(11)后即从望远镜筒出射,并由光电探测器测量;望远镜光路与从望远镜筒出射的激光光束同轴。
上述激光准直透镜组(9)的具体形式可以是:包括依次设置的第一光阑片(15)、第二光阑片(16)、第三光阑片(17)、第一准直镜(18)、第二准直镜(19)和第四光阑片(20),使得距离望远镜前端30m以内光斑小于8mm,10m以内光斑小于5mm。
本实用新型具有以下技术效果:
1、本实用新型的激光光束直接导入到望远镜的物镜之前,然后即从望远镜筒出射。这样,避免了连续调焦后激光光束的指向性变化问题。
2、本实用新型设计了激光准直透镜组,使激光光束不经过调焦,能实现在30m以内光斑小于8mm,10m以内光斑小于5mm。
3、本实用新型的激光基准偏差为:10m以内为0.02mm,30m以内为0.05mm。
现有技术中的望远镜与激光同轴测量系统,激光光束经过调焦镜,由于存在调焦运行差,激光光束会与真实基准存在偏差。如附图3所示,(13)真实基准线与(14)激光光束的夹角为α,当基线长为l时,测量误差为Δd=l*tgα。通常调焦运行差为α=3″,当测量距离l=10m时,测量误差Δd=0.145mm;当测量距离l=30m时,测量误差Δd=0.436mm。使用本实用新型,消除了此误差,极大地提高了测量精度。
附图说明
附图1为激光电子经纬仪的光路系统图;
附图2为本实用新型的望远镜与激光光路结构示意图;
附图3为传统方案的激光光束经过调焦镜的偏差示意图;
附图4为激光准直透镜组结构示意图。
图中:1为物镜组;2为调焦镜组;3为棱镜组;4为激光器;5为聚焦镜组6为内反射直角棱镜;7为分划板;8为目镜组;9为激光准直透镜组;10为第一外反射直角棱镜;11为第二外反射直角棱镜;12为激光光束经过调焦镜出射系统;13为真实基准线;14为激光光束;l为基准线长;α为真实基准线与激光光束的夹角;Δd为长距离测量中,激光光束经过调焦镜所产生的测量误差;15为第一光阑片;16为第二光阑片;17为第三光阑片;18为第一准直镜;19为第二准直镜;20为第四光阑片。
具体实施方式
本实用新型的望远镜与激光同轴测量系统,由望远镜、激光器、激光准直透镜组和外反射直角棱镜组成。本实用新型的主要技术方案有:
1、望远镜与激光光路结构设计。如附图2所示,激光器4、激光准直透镜组9和第一外反射直角棱镜10置于望远镜筒之上,望远镜筒内依次置有第二外反射直角棱镜11、物镜组1、调焦镜组2、分划板7和目镜组8。激光器4发出的激光光束通过激光准直透镜组9,成为准直激光束。准直激光束通过第一外反射直角棱镜10进入望远镜筒内,再经过第二外反射直角棱镜11,从望远镜筒出射。
2、激光准直技术的运用。由于激光光束不通过调焦镜,不能根据工作距离对其进行调焦会聚。根据系统的工作范围0~30m,设计激光准直透镜组,使激光光斑的直径尽可能小。最终实现30m以内光斑小于8mm,10m以内光斑小于5mm。
本实用新型的望远镜与激光同轴测量系统,可以按照以下方式进行调试:
1、望远镜光路所有组件的安装与调整。将第二外反射直角棱镜11、物镜组1、调焦镜组2、分划板7和目镜组8与望远镜的内筒进行对心加工,最终实现望远镜光路与望远镜的内筒同轴。
2、激光光路所有组件的安装与调整。对于激光光路的调整,需要使用光电探测器。设计工装,使其一端与望远镜的内筒同轴且直径精密配合,另一端安装光电探测器。首先调整激光准直透镜组9,使激光光束会聚为准直激光束;然后调整第二外反射直角棱镜11和第一外反射直角棱镜10,使激光光束入射望远镜筒,再从望远镜筒出射;最后将工装一端放入望远镜内筒,使用光电探测器接收出射的激光光束。根据光电探测器的信息来调整激光器4的位置,使激光光束与望远镜内筒同轴。
调整完成后,望远镜光路与激光光束同轴。
3、准直技术的实现。根据系统的工作距离的工作范围0~30m,设计激光准直透镜组,计算第一光阑片15、第二光阑片16、第三光阑片17、第一准直镜18、第二准直镜19和第四光阑片20之间的理论位置关系并进行调整,使其在工作范围内光斑最小。
Claims (2)
1.一种望远镜与激光同轴测量系统,包括以下两个部分:
(1)位于望远镜外部且与望远镜筒平行依次设置的激光器(4)、激光准直透镜组(9)和第一外反射直角棱镜(10);
(2)望远镜筒内在同一光轴上依次设置的第二外反射直角棱镜(11)、物镜组(1)、调焦镜组(2)、分划板(7)和目镜组(8);
激光器(4)发出的激光光束通过激光准直透镜组(9),成为准直激光束,准直激光束通过第一外反射直角棱镜(10)反射,进入望远镜筒内直接入射至第二外反射直角棱镜(11)后即从望远镜筒出射,并由光电探测器测量;望远镜光路与从望远镜筒出射的激光光束同轴。
2.根据权利要求1所述的望远镜与激光同轴测量系统,其特征在于:所述激光准直透镜组(9)包括依次设置的第一光阑片(15)、第二光阑片(16)、第三光阑片(17)、第一准直镜(18)、第二准直镜(19)和第四光阑片(20),使得距离望远镜前端30m以内光斑小于8mm,10m以内光斑小于5mm。
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