CN209131585U - 一种光斑中心空间位置的测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光斑中心空间位置的测试装置，该装置包括依次连接的三坐标仪、连接座和位置敏感探测器组件，所述位置敏感探测器组件包括定位座、调整垫片、压环和位置敏感探测器，所述位置敏感探测器设置在所述定位座内部，所述位置敏感探测器的感光面设置在所述位置敏感探测器的中心，所述连接座一端连接在三坐标仪的控制手柄上，另一端与位置敏感探测器组件的定位座配合，所述压环连接在所述定位座上，用于将所述位置敏感探测器的位置进行固定。该装置将两种测试设备的优势功能进行有机融合，实现光斑中心的空间位置测量，为光斑中心空间位置测量提供一种精确且可靠的测试方法。

Description

一种光斑中心空间位置的测试装置

技术领域

本实用新型涉及光电测试技术领域，具体涉及一种光斑中心空间位置的测试装置，主要用于光斑中心空间位置的测试。

背景技术

在精密光学实验中，光束的空间角度作为主要的参数输入对实验精度具有重要影响，实际测量时可以采用一定方法捕捉光束上任意位置光斑中心的空间信息，进而通过其中多个坐标位置来拟合光束的空间分布。因此，设计精密的检测系统来采集光斑中心位置信息，无疑具有重要的科学与工程价值。

随着现代技术的不断发展，由于具有精度高、非接触、效率高等优点，基于机器视觉的数字图像处理技术在工业测量中应用越来越广泛。位置敏感探测器(PositionSensitive Detector，PSD)是利用P-N结的横向光电效应来实现光电转换的器件，用于探测入射光点的位置，具有位置分辨率高、测试精度高、响应速度快、感光面连续、无盲区等优点，在精密测距和定位上得到了广泛的应用。然而，PSD仅能反映出光斑中心与PSD感光面中心之间的相对位置关系，不能测量光斑中心的空间位置信息。三坐标测量仪是一种以精密机械为基础，集光、机、电、计算机综合为一体的多功能精密测试设备，在先进制造技术和科学研究中有着极其广泛的应用。三坐标仪通过电气驱动系统和计算机数据处理软件系统可以精密测量出被测物位置点空间坐标(x、y、z)的具体数值，进而根据这些点数据处理可以拟合计算得出被测物的几何信息。然而，三坐标仪虽可以测量出被测点的空间位置坐标，却不能精确识别并捕捉到光斑中心点。由此看来，虽然PSD和三坐标仪各自具有无可比拟的测试优势，但在目前光斑中心空间位置测量的实际工程应用中仍有诸多限制。

实用新型内容

为了克服上述技术缺陷，本实用新型提供了一种光斑中心空间位置的测试装置，该装置既能克服三坐标仪和位置敏感探测器自身的测试缺陷，又能发挥两者技术优势，将两种测试设备的优势功能进行有机融合，实现光斑中心的空间位置测量，为光斑中心空间位置测量提供一种精确且可靠的测试方法。

为了达到上述技术效果，本实用新型提供了一种光斑中心空间位置的测试装置，该装置包括依次连接的三坐标仪、连接座和位置敏感探测器组件，所述位置敏感探测器组件包括定位座、调整垫片、压环和位置敏感探测器，所述位置敏感探测器设置在所述定位座内部，所述位置敏感探测器的感光面设置在所述位置敏感探测器的中心，所述连接座一端连接在三坐标仪的控制手柄上，另一端与位置敏感探测器组件的定位座配合，所述压环连接在所述定位座上，用于将所述位置敏感探测器的位置进行固定。

进一步的技术方案为，所述位置敏感探测器组件的定位座与连接座的配合方式为锥度配合，且共轴设置，并通过螺纹紧固。

进一步的技术方案为，所述调整垫片设置在所述位置敏感探测器底部与定位座之间，用于调整位置敏感探测器的高度。

进一步的技术方案为，所述定位座靠近压环的一侧圆周上安装有螺钉，用于调整位置敏感探测器的位置和角度。

进一步的技术方案为，所述压环与所述定位座通过螺纹连接。

进一步的技术方案为，所述连接座与位置敏感探测器组件定位座连接的一端还能够与三坐标仪测头相配合，所述三坐标仪测头与所述连接座之间的配合方式为锥度配合，且共轴设置，并通过螺纹紧固。

下面对本实用新型进行进一步的解释和说明，本实用新型的关键技术问题是建立位置敏感探测器与三坐标仪之间的紧密联系，三坐标仪经过校准、标定并采点建立空间坐标系后，软件操作界面上实时显示的是测头小球球心在该坐标系中的空间位置信息，而光束打在位置敏感探测器感光面上，监测软件界面就能实时显示光斑中心与感光面中心的相对位置关系。只要采用一定方式，将位置敏感探测器安装到三坐标仪控制手柄上，替换掉三坐标仪测头，并通过控制手段使位置敏感探测器感光面中心与测头小球几何中心重合，那么三坐标仪所反映的位置信息即为位置敏感探测器感光面中心的空间坐标。当探头光束打在位置敏感探测器感光面上，移动三坐标仪使光斑位置正好处于位置敏感探测器感光面中心，此时从三坐标配套软件界面所读取的坐标就是光斑中心的空间位置。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：本实用新型提供的装置克服了位置敏感探测仪无法反映光斑中心空间位置以及三坐标仪无法精确捕捉光斑中心的缺陷；融合了三坐标仪和位置敏感探测器两种测量设备的功能，充分发挥了两种测试技术各自的优势；将两种功能集成在一起，实现了光斑中心空间位置的实时测量，快捷、直接获取其三维坐标值。

附图说明

图1为本实用新型的测试装置的整体结构示意图；

图2为本实用新型的测试装置的剖面图；

图3为本实用新型的位置敏感探测器组件的剖面图；

图4为本实用新型的位置敏感探测器组件的组装流程图；

图5为本实用新型的测试装置的使用状态图；

其中，1-三坐标仪的控制手柄；2-连接座；3-定位座；4-压环；5-位置敏感探测器；6-位置敏感探测器的感光面；7-螺钉；8-调整垫片；9-三坐标仪的测头小球；10-三坐标仪的测头。

具体实施方式

实施例1

一种光斑中心空间位置的测试装置，该装置由后至前依次设置有三坐标仪、连接座、定位座和位置敏感探测器组件，所述位置敏感探测器组件包括调整垫片、压环、调节螺钉和位置敏感探测器，所述位置敏感探测器安装在定位座内部，位置敏感探测器的感光面设置在所述位置敏感探测器的中心，连接座一端连接在三坐标仪的控制手柄上，另一端与定位座配合，所述压环通过螺纹连接方式连接在所述定位座上，用于将所述位置敏感探测器的位置进行固定，位置敏感探测器底部与定位座之间安装有垫片，用于调整位置敏感探测器的高度，定位座靠近压环的一侧圆周上安装有螺钉，用于调整位置敏感探测器的位置和角度，其中，连接座与定位座连接的一端还能够与三坐标仪测头相配合，且三坐标仪测头与连接座、位置敏感探测器定位座与连接座之间均采用锥度配合，都满足较高的同轴度要求。

该装置的安装方式具体为：将三坐标仪的测头与连接座配合，并通过螺纹紧固，测量测头小球的球心距连接座底部的高度；卸下三坐标仪测头，将定位座与连接座配合，并通过螺纹紧固，再依次装入调整垫片和位置敏感探测器，然后安装压环限制位置敏感探测器的轴向运动，安装调节螺钉限制位置敏感探测器的径向运动；通过调整垫片的厚度，保证位置敏感探测器感光面距连接座底部的高度与原三坐标仪测头小球球心距连接座底部的高度一致，通过调节螺钉，确保位置敏感探测器的感光面中心处于定位座的轴线上。至此，测试装置的关键部件位置敏感探测器组件便组装完毕，实际使用时将位置敏感探测器组件与三坐标仪的控制手柄通过连接座连接即可。

实施例2

该测试装置的使用方法具体为：将连接座通过螺纹固定在三坐标仪的控制手柄上，将三坐标仪测头通过连接座安装在三坐标仪上，对三坐标仪测头小球进行校准，并利用测头采点建立空间坐标系；卸下三坐标仪测头，将位置敏感探测器组件替换三坐标仪测头，并通过定位座与连接座配合，然后利用调节支架操作三坐标仪的控制手柄，使光斑打在位置敏感探测器感光面的中心(位置敏感探测器配套软件界面上显示x和y值均为零)，那么此时三坐标仪软件界面所显示的空间坐标即为该位置光斑中心的空间坐标。连接位置敏感探测器组件的三坐标仪控制手柄通过夹头固定在调节支架上，调节支架的横、纵向杆旋转和平移可以确保采集到任意俯仰角度的光路，通过底盘固定和横、纵向杆来初步定位光斑位置，再利用三轴微调机构实现三坐标仪的X、Y、Z三向精密调节，并通过位置敏感探测器配套软件实时显示光斑在感光面上位置，确保捕捉到光斑中心，进而记录该状态下三坐标仪所显示的空间位置坐标，即为光斑中心的位置信息。

尽管这里参照本实用新型的解释性实施例对本实用新型进行了描述，上述实施例仅为本实用新型较佳的实施方式，本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。

Claims (6)

1.一种光斑中心空间位置的测试装置，其特征在于，该装置包括依次连接的三坐标仪、连接座和位置敏感探测器组件，所述位置敏感探测器组件包括定位座、调整垫片、压环和位置敏感探测器，所述位置敏感探测器设置在所述定位座内部，所述位置敏感探测器的感光面设置在所述位置敏感探测器的中心，所述连接座一端连接在三坐标仪的控制手柄上，另一端与位置敏感探测器组件的定位座配合，所述压环连接在所述定位座上，用于将所述位置敏感探测器的位置进行固定。

2.根据权利要求1所述的光斑中心空间位置的测试装置，其特征在于，所述位置敏感探测器组件的定位座与连接座的配合方式为锥度配合，且共轴设置，并通过螺纹紧固。

3.根据权利要求1所述的光斑中心空间位置的测试装置，其特征在于，所述调整垫片设置在所述位置敏感探测器底部与定位座之间，用于调整位置敏感探测器的高度。

4.根据权利要求1所述的光斑中心空间位置的测试装置，其特征在于，所述定位座靠近压环的一侧圆周上安装有螺钉，用于调整位置敏感探测器的位置和角度。

5.根据权利要求1所述的光斑中心空间位置的测试装置，其特征在于，所述压环与所述定位座通过螺纹连接。

6.根据权利要求1所述的光斑中心空间位置的测试装置，其特征在于，所述连接座与位置敏感探测器组件定位座连接的一端还能够与三坐标仪测头相配合，所述三坐标仪测头与所述连接座之间的配合方式为锥度配合，且共轴设置，并通过螺纹紧固。