CN208254426U - 便携式二维动态光电自准直仪装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了便携式二维动态光电自准直仪装置，该装置包括光源、汇聚透镜、反射镜、分光棱镜、准直物镜、位置敏感探测器、电源和采集卡；其保护壳包括物镜筒、外壳和后盖；所述光源、汇聚透镜、分光棱镜、位置敏感探测器和电源固定在光路支撑板上，采集卡固定在采集卡固定板上；光路支撑板和采集卡固定板装配在物镜筒固定件上；准直物镜安装在物镜筒内，物镜筒与物镜筒固定件通过螺纹固定；外壳通过螺钉分别与物镜筒固定件和后盖相连，后盖上装配有电源线接头和数据线接头。本实用新型结构紧凑，便于携带，成本低廉，能进行静、动态二维角度的精密测量，可广泛应用于工业生产中的加工检测、角度计量器具的检定和高频角振动的检测。

Description

便携式二维动态光电自准直仪装置

技术领域

本实用新型涉及一种小角度测量装置，具体涉及一种在精密加工检测中使用的便携式二维动态光电自准直仪装置。

背景技术

在精密加工和检测技术领域，自准直仪是小角度测量中应用最广的仪器之一。由于它具有较高的精度和分辨力，而且结构简单，成本较低，因而被广泛应用于工业生产中的加工检测及角度计量器具的检定。例如在角度测量、平面面型测量、导轨的直线度测量、轴系的角晃动测量等方面自准直仪发挥着重要的作用。

高精度的光电自准直仪由于其精度高与位置实时显示的优点已成为自准直仪发展的主流。由于CCD能通过软件细分达到亚像素级分辨率，目前，高精度光电自准直仪所用的光电探测器主要是CCD并搭配LED光源。但是CCD要求光斑成像清晰，形状规则，因而对光源和成像系统要求较高，且其价格昂贵，后续处理电路复杂，响应频率低，这类光电自准直仪只适用于静态或低速测量，无法应用于高速动态角度测量(频率高于100Hz)领域。位置敏感探测器是一种连续型半导体光电探测器件，分辨率高，响应速度快，配合以激光二极管作为光源，高速采集卡采集并传输数据至计算机，通过专业软件处理便可获得实时二维角度信息。本实用新型具有高分辨力和高动态响应的优良特性，已成为光电自准直仪的一个主要发展方向。

实用新型内容

为克服现有光电自准直仪在动态测量方面的不足，本实用新型旨在提供一种便携式二维动态光电自准直仪装置，无需复杂光路和大型激光器，结构紧凑，易于携带，便于工程实际中二维角度的动态高精度测量。

为了实现上述目的，本实用新型提出如下的技术方案：

便携式二维动态光电自准直仪装置，其特征在于，包括光源、汇聚透镜、反射镜、分光棱镜、准直物镜、位置敏感探测器、电源和采集卡；其特征在于，还有一个保护壳，包括物镜筒、外壳和后盖；所述光源和汇聚透镜固定在激光器套筒内，反射镜固定在反射镜支架上，分光棱镜固定在分光棱镜固定架上，位置敏感探测器固定在位置敏感探测器固定架上，电源固定在电源固定架上，采集卡通过螺钉固定在采集卡固定板上；所述激光器套筒、反射镜支架、分光棱镜固定架、位置敏感探测器固定架和电源固定架均通过螺钉装配在光路支撑板上；所述光路支撑板和采集卡固定板均通过螺钉装配在物镜筒固定件上；所述准直物镜安装在物镜筒前端内部并由物镜压圈压紧，物镜筒与物镜筒固定件通过螺纹相连；所述外壳通过螺钉分别与物镜筒固定件和后盖相连。

所述光源为半导体激光二极管。

工作原理描述：

半导体激光二极管发出的光束被汇聚透镜聚焦，经过反射镜和分光棱镜依次反射，再由准直物镜准直成一束平行光出射，该平行光束被标准反射器反射，并经准直物镜汇聚的光斑照在位置敏感探测器上产生位置信号，采集卡对位置信号进行采集，最终通过计算公式得到标准反射器的转动角度。

有益效果

本实用新型的有益效果在于：物镜筒固定件和光路支撑板由高刚度材料加工制成，它们承载了全部光学和机械零部件，保证了整体结构的稳定性和集成性，其灵活的结构也十分便于安装调试。半导体激光二极管作为光源，结构简单紧凑，位置敏感探测器作为光电探测器，具有响应速度快，测量精度高的特点，有利于动态角度测量技术在工程实践中的推广与应用。

附图说明

图1为本实用新型的内部结构示意图。

图2为本实用新型的整体结构示意图。

图3为本实用新型的光路示意图。

附图标记说明：1-半导体激光二极管；2-汇聚透镜；3-反射镜；4-分光棱镜；5-位置敏感探测器；6-准直物镜；7-标准反射器；8-激光器套筒；9-反射镜支架；10-分光棱镜固定架；11-物镜筒，12-物镜压圈；13-物镜筒固定件；14-位置敏感探测器固定架；15-电源；16-电源固定架；17-光路支撑板；18-采集卡；19-采集卡固定板；20-后盖；21-电源线接头；22-数据线接头；23-外壳。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的实施方式包括但不限于下列实施例。

图1为本实用新型的结构示意图，包括半导体激光二极管1、汇聚透镜2、反射镜3、分光棱镜4、位置敏感探测器5、准直物镜6、标准反射器7；半导体激光二极管1和汇聚透镜2固定在一个激光器套筒8内，激光器套筒8通过螺钉装配在光路支撑板17上，所述半导体激光二极管功率为10mW；反射镜3固定在反射镜支架9上，反射镜支架9通过螺钉装配在光路支撑板17上。分光棱镜4固定在分光棱镜固定架10上，分光棱镜固定架10通过螺钉装配在光路支撑板17上。位置敏感探测器5固定在位置敏感探测器固定架14上，位置敏感探测器固定架14通过螺钉装配在光路支撑板17上。准直物镜6安装在物镜筒11前端内侧并由物镜压圈12压紧。物镜筒11与物镜筒固定件13通过螺纹装配在一起。电源15固定在电源固定架16上，电源固定架16通过螺钉装配在光路支撑板17上。光路支撑板17通过螺钉装配在物镜筒固定件13上。采集卡18通过螺钉固定在采集卡固定板19上，采集卡固定板19通过螺钉装配在物镜筒固定件13上。外壳23通过螺钉分别与物镜筒固定件13，后盖20装配有电源线接头21和数据线接头22，外壳23与后盖20通过螺钉连接，如图2所示。

图3给出了本实用新型的光路图示意图，半导体激光二极管1作为光源，发出的光束被汇聚透镜2聚焦，经过反射镜3和分光棱镜4依次反射，由准直物镜6准直成一束平行光出射，该光束被标准反射器7反射，并经准直物镜6汇聚成光斑照在位置敏感探测器5上产生位置信号，采集卡18对位置信号进行采集，最终通过计算公式得到标准反射器7的转动角度，具体计算公式如下：

θ＝1/2arctan(S/f)

上式中f为准直物镜6的焦距，S为光斑在位置敏感探测器5上移动的距离，θ为标准反射器7的转动角度。由于位置敏感探测器5和采集卡18的采样频率均为200kHZ，所以本实用新型的便携式二维动态光电自准直仪装置能用于二维角度的高频动态测量。

按照上述实施例，可很好的实现本实用新型。值得说明的是，基于上述结构设计，为解决同样的技术问题，在没有做出创造性劳动的前提下所采用的技术方案与本实用新型一样，故其也应当在本实用新型保护范围内。

Claims (4)

1.便携式二维动态光电自准直仪装置，其特征在于，包括光源、汇聚透镜、反射镜、分光棱镜、准直物镜、位置敏感探测器、电源和采集卡；其特征在于，还有一个保护壳，包括物镜筒、外壳和后盖；所述光源和汇聚透镜固定在激光器套筒内，反射镜固定在反射镜支架上，分光棱镜固定在分光棱镜固定架上，位置敏感探测器固定在位置敏感探测器固定架上，电源固定在电源固定架上，采集卡通过螺钉固定在采集卡固定板上；所述激光器套筒、反射镜支架、分光棱镜固定架、位置敏感探测器固定架和电源固定架均通过螺钉装配在光路支撑板上；所述光路支撑板和采集卡固定板均通过螺钉装配在物镜筒固定件上；所述准直物镜安装在物镜筒前端并由物镜压圈压紧，物镜筒与物镜筒固定件通过螺纹相连；所述外壳通过螺钉分别与物镜筒固定件和后盖相连。

2.根据权利要求1所述的便携式二维动态光电自准直仪装置，其特征在于，所述光源为半导体激光二极管。

3.根据权利要求1所述的便携式二维动态光电自准直仪装置，其特征在于，所述光路支撑板和物镜筒固定件均由高刚度金属材料加工制成。

4.根据权利要求1所述的便携式二维动态光电自准直仪装置，其特征在于，所述后盖上装配有电源线接头和数据线接头。