CN210180443U - 一种垂准镜 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种垂准镜，包括：球体设有自其表面向其内部凹陷的上凹槽的球体，球体的球心位于上凹槽围合的空间内；设置在上凹槽的底壁上的靶标板，其具有一与上凹槽的底壁平行的目标平面，球心位于目标平面上，目标平面上标注有靶标点，以供光学仪器瞄准；上凹槽的侧壁上设置有多个螺孔，螺孔用于螺接螺纹紧固件，螺纹紧固件用于调节靶标板在与目标平面平行的方向上的移动，以便于将靶标点调整至与所述球心重合。螺孔中各螺接螺纹紧固件，通过螺纹紧固件的调节使得靶标点与球体的球心重合，提高了靶标点与球心重合的的精度。在制作靶标板的过程中，不用刻意地确定靶标板的中心，简化了靶标板的制作过程，降低了制作难度，并降低了制作成本。

Description

一种垂准镜

技术领域

本申请涉及空间位置测量设备技术领域，具体涉及一种垂准镜。

背景技术

在进行大尺度、高精度空间坐标测量时，常采用激光跟踪仪进行测量，而激光跟踪仪需要配合反射球使用，反射球能够将激光跟踪仪发射的激光原路反射。为了能够用激光跟踪仪进行测量，通常在测量对象附近还需要布设一些靶标座，用来安放反射球。靶标座具有锥窝结构，其本身具有的磁吸力能够将反射球磁吸在锥窝中，且反射球能够在锥窝中旋转，在反射球的旋转过程中，反射球的球心始终保持不变。

但是，有时我们需要将激光跟踪仪测量得到的坐标提供给光学仪器来进行辅助测量，如工具经纬仪、投点仪等。激光跟踪仪在测量时，通过获取仪器至靶标座上反射球的水平角、垂直角和斜距，最终得到反射球的球心的三维坐标。因此，我们需要用光学仪器瞄准靶标座上反射球的球心。

光学仪器如工具经纬仪、投点仪都采用人眼进行目标特征瞄准，跟踪仪的反射球不适合光学仪器瞄准，因为它的瞄准特征为三个垂直反射面两两相交构成的三条直线或者这三条直线的交点，这个直线非常细，导致交点非常小，不适合光学仪器在各种距离下的瞄准操作。因此，就需要将靶标座上的跟踪仪反射球取下来，换成光学垂准镜，供工具经纬仪和投点仪进行瞄准。

由于激光跟踪仪的反射球并不适合光学仪器来瞄准，因此，现有的比较典型的垂准镜为半球型结构，该半球型结构的垂准镜通过将与激光跟踪仪反射球等直径的整球切成两半形成两个半球，每个半球的半径与激光跟踪仪反射球的半径均相等，然后取其中一个半球，在切面上绕球心精密刻画同心圆环，不同的圆环直径可以供光学仪器在不同的距离进行瞄准，从而满足相关测量需求。

现有技术的缺点是对同心圆环的刻画精度要求比较高，需要圆环的圆心与半球的球心精密重合，圆环的刻画一次成型，偏差无法修改，这对加工工艺要求比较高。另外，现有的半球瞄准目标在光线比较暗的环境下，光学仪器无法看清瞄准特征，需要人打着手电或者外部光源进行照亮，这在实际工作中使用很不方便。

实用新型内容

本申请旨在提供一种垂准镜，以降低制作难度，并降低制造成本。

本申请提供了一种垂准镜，包括：

球体，所述球体设有自其表面向其内部凹陷的上凹槽，所述球体的球心位于所述上凹槽围合的空间内；

靶标板，所述靶标板设置在所述上凹槽的底壁上；所述靶标板具有一目标平面，所述目标平面与所述上凹槽的底壁平行；所述目标平面上标注有靶标点，以供光学仪器瞄准；所述球心位于所述目标平面上；

所述上凹槽的侧壁上设置有多个螺孔，所述螺孔用于螺接螺纹紧固件，所述螺纹紧固件用于调节所述靶标板在与目标平面平行的方向上的移动，以便于将靶标点调整至与所述球心重合。

进一步地，所述的垂准镜，其中，所述靶标板为透明靶标板或半透明靶标板；所述垂准镜还包括：用于发出光以从所述靶标板的底面照向其顶面的光源，所述上凹槽的底壁为环状底壁，所述环状底壁的下方设有与环状底壁内圈相通的下凹槽，所述光源固定在所述下凹槽内，且所述光源距离所述环状底壁一定距离。

进一步地，所述的垂准镜，其中，所述下凹槽为圆柱形结构，所述光源包括发光部和圆柱主体，所述发光部位于所述圆柱主体的轴向方向的一端端部；所述下凹槽的侧壁形成有内螺纹，所述圆柱主体的外壁设有可螺接在所述内螺纹上的外螺纹；所述内螺纹靠近所述上凹槽的一端与所述上凹槽的底壁之间间隔一定距离。

进一步地，所述的垂准镜，其中，所述环状底壁的内圈向下延伸形成圆柱形结构的所述下凹槽；所述下凹槽向下贯穿所述球体，所述圆柱主体的轴向方向的另一端端部还设有一字槽或者十字槽。

进一步地，所述的垂准镜，其中，所述靶标板的尺寸大小大于所述环状底壁的内圈的直径，且小于所述环状底壁的外圈的直径。

进一步地，所述的垂准镜，其中，所述靶标板的目标平面还标注有十字线或以所述十字线的交点为圆心的多个同心圆，所述十字线的交点形成所述靶标点，所述多个同心圆用于使光学投点仪在距离所述靶标点不同的距离处瞄准所述靶标点。

进一步地，所述的垂准镜，其中，所述目标平面为所述靶标板的上表面或下表面。

进一步地，所述的垂准镜，其中，所述上凹槽的开口尺寸大小大于或等于靶标板的尺寸大小。

进一步地，所述的垂准镜，其中，所述多个螺孔等分阵列在所述上凹槽的同一圆周上；所述螺纹紧固件为螺钉或螺柱。

进一步地，所述的垂准镜，其中，所述靶标板的侧面与所述上凹槽的侧壁之间设置有胶层，所述胶层用于固定所述靶标板与上凹槽。

本实用新型的有益效果是：

本申请所提供的垂准镜，包括：球体，所述球体设有自其表面向其内部凹陷的上凹槽，所述球体的球心位于所述上凹槽围合的空间内；靶标板，所述靶标板设置在所述上凹槽的底壁上；所述靶标板具有一目标平面，所述目标平面与所述上凹槽的底壁平行；所述目标平面上标注有靶标点，以供光学仪器瞄准；所述球心位于所述目标平面上；所述上凹槽的侧壁上设置有多个螺孔，所述螺孔用于螺接螺纹紧固件，所述螺纹紧固件用于调节所述靶标板在与目标平面平行的方向上的移动，以便于将靶标点调整至与所述球心重合。标注有靶标点的靶标板设置在上凹槽的底壁上，多个螺孔中各螺接螺纹紧固件，通过螺纹紧固件的调节使得靶标点与球体的球心重合，提高了靶标点与球心重合的的精度。在制作靶标板的过程中，不用刻意地确定靶标板的中心，简化了靶标板的制作过程，降低了制作难度，并降低了制作成本。

附图说明

图1为本申请提供的垂准镜的爆炸图；

图2为本申请提供的垂准镜的结构示意图；

图3为图2的截面示意图；

图4为本申请提供的垂准镜中球体的结构示意图；

图5为图4的剖面图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。

本申请提供了一种垂准镜，该垂准镜的主体结构为球体形状，球体形状的垂准镜通过磁吸力吸附在靶标座的锥窝中，在球体球心处设置有适于光学仪器瞄准的靶标点。球体形状的垂准镜的半径(或直径)和激光跟踪仪反射球的半径(或直径)相等，在球体形状的垂准镜吸附在锥窝中后，垂准镜在锥窝中任意旋转时，垂准镜的中心始终保持不变，如此，便可保证光学仪器在任意位置瞄准球心处的靶标点，以测量目标物在空间位置的坐标。

参见图1-图5所示，本申请提供的垂准镜主要包括：球体10，靶标板20和光源30。

球体10设有自其表面向其内部凹陷的上凹槽11，如图4和图5所示，上凹槽11包括：侧壁111、底壁112和开口113，开口113形成在侧壁111与球体10外壁的相交处，侧壁111和底壁112围合成上凹槽11。球体10具有球心Q，该球体10的球心Q位于上凹槽11所围合的空间内，即，球体10的球心Q位于侧壁111和底壁112所围合的空间内。也就是说，球体10的球心Q位于上凹槽11的底壁112的上方或底壁112上。本实施例中，球体10的球心Q位于上凹槽11的底壁112的上方，如图5所示，球心Q为图5中两条相交虚线的交点。

一些实施例中，本申请中的球体10为一完整的实心球，实心球切割一部分形成一切割面，沿切割面加工出前述的上凹槽11，上凹槽11的顶端在切割面上形成前述的开口113。具体的加工方式为现有技术，在此不再赘述。

另一些实施例中，本申请中的球体10为一完整的空心球，该空心球经切割加工出前述的开口113，并经开口113在球体10的内部放置一固定板而形成前述的上凹槽11的底壁112，上凹槽11的侧壁111即为空心球体中位于固定板和开口113之间的内壁。

靶标板20位于前述上凹槽11的底壁112上，靶标板20具有一目标平面，该目标平面与上凹槽11的底壁112所在平面平行，如图1和图2所示，在目标平面上标注有靶标点P，该靶标点P用于供光学仪器瞄准，其中，光学仪器包括光学经纬仪或投点仪，光学经纬仪或投点仪的光路与靶标点P在同一直线上，则为瞄准靶标点P。

本实施例中，上凹槽11的侧壁111上设置有多个螺孔13(如图3和图5所示，螺孔13斜向下设置)，螺孔13用于螺接螺纹紧固件14，该螺纹紧固件14用于调节靶标板20在与目标平面平行的方向上的移动，以便于将靶标点P调整至与球体10的球心Q重合。多个螺孔13和螺接在螺孔13中的螺纹紧固件14组成用于将靶标点P调节至与球心Q重合的调节组件。

如上，前述的多个螺孔13等分阵列在上凹槽11的侧壁111的同一圆周上，螺纹紧固件14包括螺钉或螺柱。螺纹紧固件14的一端抵顶靶标板20的边缘，从而将靶标板20上的靶标点P调整至与球体10的球心Q相重合。具体的是通过螺纹紧固件14经螺孔13旋入到上凹槽11侧壁111内的深度，对靶标板20的位置进行调节，以使靶标点P与球体10的球心Q重合。一方面，实现了将靶标点P调节至与球心Q重合的功能，另一方面，在将靶标点P调节至与球心Q重合后，多个螺孔13中的各螺纹紧固件14都抵顶住靶标板20的边缘，可以实现对靶标板20定位固定的作用。

作为优选的实施方式，前述的目标平面包括靶标板20的上表面或下表面，上表面即为靶标板20在放置到底壁112上后远离底壁112的一面，即为朝向上凹槽112的开口113处的一面，下表面为与上表面相对的面。在目标平面为靶标板20的上表面时，球体10的球心Q位于底壁112的上方，则靶标板20的厚度为上凹槽11的底壁112所在平面与球体10的球心Q之间的距离。在目标平面为靶标板20的下表面时，球体10的球心Q位于底壁112的表面，则靶标板20可以为任意厚度，该任意厚度需要满足靶标板20不从开口113处露出，且需保证靶标板20的下表面平整的贴合在底壁112上即可。

需要说明的是，前述的靶标板20为透明靶标板或半透明靶标板，在目标平面为靶标板20的下表面时，光学设备的光路可以透过透明体以瞄准设置在靶标板20下表面上的靶标点P。

在靶标板20的侧面与上凹槽11的侧壁111之间还设置有胶层，该胶层用于在靶标点P与球心Q重合后，将靶标板20胶黏固定于上凹槽11上，防止因螺纹紧固件14松动使得靶标板20产生一定的移位，而影响靶标点P与球心Q的重合度。

一些实施例中，在靶标点P调整至与球心Q重合后，在靶标板20的侧面和上凹槽11的侧壁111通过灌注胶水的方式设置胶层，从而将靶标板20的侧面与上凹槽11的侧壁111胶黏固定上。具体的是，在靶标板20的侧面与上凹槽11的侧壁111之间的间隙处灌胶，形成前述的胶层，并且，需保证胶水不能通过该间隙流入到靶标板20的下表面与上凹槽11的底壁112之间而影响靶标板20的高度，进而影响目标平面的高度，防止重合于球心Q的靶标点P产生位移，而影响空间位置测量的准确度。

如前所述，在螺纹紧固件14旋拧入螺孔13中之后，螺纹紧固件14不能露出于球体10的外表面，以保证球体10外表面的平整度，便于球体形状的垂准镜在靶标座的锥窝中旋转。或者在通过胶层将靶标板20与上凹槽11固定后，将螺纹紧固件14取出。

一些实施例中，螺孔13可以为沉孔，螺纹紧固件14可以为沉头螺钉，在沉头螺钉旋拧入沉孔中后，沉头螺钉的头部完全没入到沉孔中，保持球体10外表面的平整度。

本实施例中，靶标板20的尺寸大小应当小于上凹槽11的底壁112的尺寸大小，以为前述由多个螺孔13和螺接在螺孔13上的螺纹紧固件14组成的调整组件预留出调整空间。

靶标板20的表面还标注有十字线L和以该十字线L的交点为圆心的多个同心圆C，其中，十字线L的交点即为前述的靶标点P，所述多个同心圆C用于使光学仪器在距离靶标点P不同的距离处瞄准前述的靶标点P，满足不同距离的测量需求。十字线L和所述多个同心圆C的设置使得制作靶标板20时，不用刻意的去标注靶标板20的中心，之后再在靶标板20的表面标注多个同心圆C，简化了制作过程，降低了制作难度，同时也降低了制作成本。

光源30用于发出光以照向靶标板20，使得本垂准镜可以在诸如夜晚等黑暗环境中使用。具体的，由于本申请所提供的靶标板20为透明靶标板或半透明靶标板，光源30用于发出光可以从透明材质的靶标板20的底面照向其顶面，因此，可以将光源30安装在上凹槽11的下方，形成背光源的形式，使得本垂准镜的结构紧凑，节省空间。

为实现上述光源30的安装方式，在上凹槽11的底壁112下方还设有与上凹槽11贯通的下凹槽12，光源30固定在该下凹槽12内，且光源30在固定之后，与上凹槽11的底壁112之间间隔一定距离，以免光源30凸出于上凹槽11的底壁112而抬高靶标板20，进而影响前述的调整组件调整靶标点P与球心Q的重合。

一些实施例中，该透明或半透明的靶标板可以是由玻璃或者透明塑料等材料制成。

需要说明的是，在靶标板20为透明靶标板或半透明靶标板时，前述的目标平面可以是位于靶标板20的上表面和下表面之间的任意平面，该任意平面只需满足与上凹槽11的底壁112所在平面平行即可。此种情况，可以认为是在两块固定(胶黏)在一起的透明或半透明的板材之间设置一标注有靶标点、十字线以及同心圆的夹层(可为纸质等)。

一些实施例中，下凹槽12为圆柱形结构，光源30包括发光部31和圆柱主体32，发光部31位于圆柱主体32的轴向方向的一端端部，在圆柱形结构的下凹槽12的侧壁上形成有内螺纹，圆柱主体32的外壁上设有适于前述内螺纹的外螺纹，并且，内螺纹沿圆柱形结构的下凹槽12的轴向方向的长度应当小于下凹槽12沿其自身轴向方向的长度，其小于的差值即为前述的一定距离。圆柱主体32通过外螺纹与内螺纹的螺接，将光源30固定在下凹槽中。

上凹槽11的底壁112为环状底壁，靶标板20位于该环状底壁上，环状底壁的内圈与下凹槽12贯通，从而使光源30所发出的光可以从透明或半透明的靶标板20的底面照向其顶面。

本实施例中，下凹槽12向下贯穿球体10，换而言之，下凹槽12为与上凹槽连通的通孔，如图5所示。上凹槽11和下凹槽12在球体10内部形成台阶孔状结构。

如上，贯穿球体10的下凹槽12可以从下凹槽12相交于球体10的开口处进行安装，为便于对圆柱形结构的光源30进行安装，在圆柱主体32的轴向方向的另一端端部上还设有一字槽或十字槽，从而可以通过一字螺丝刀或十字螺丝刀进行安装。

本实施例中，上凹槽11的底壁112和靶标板20的形状均为圆形，且上凹槽11的底壁112的尺寸大小大于靶标板20的尺寸大小，即，靶标板20与上凹槽11的侧壁111之间间隔一定的间隙，该间隙的大小需满足螺纹紧固件14经螺孔13伸入到上凹槽11内部一定距离，以便于对靶标板20上的靶标点P进行调节。

一些实施例中，靶标点P为圆形的靶标板20的圆心。圆形的靶标板20不仅方便调节组件对其进行调节，同时还便于加工制作。当然，在不考虑加工难度和调节难度的情况下，靶标板20可以是规则的椭圆型、正方形、长方形等，或者也可以是不规则形状，这些其他形状只需满足靶标点P在靶标板20的中心即可。

如前所述，上凹槽11的底壁为环状底壁，则靶标板20的尺寸大小大于环状底壁的内圈的尺寸大小，且小于环状底壁的外圈的尺寸大小。前述环状底壁的内圈向下延伸形成圆柱形结构的下凹槽12，且圆柱形结构的下凹槽12的轴心线经过环状底壁的内圈的中心和球体10的球心Q。

本申请所提供的垂准镜中各部件的组装过程如下：

将球体10放置在光学显微镜的平台上，并将上凹槽11的底壁112所在平面调整至与水平方向平行，之后，将靶标板20放置在底壁112上，保持球体10固定不动，利用光学显微镜瞄准球体10的球心Q，之后再保持光学显微镜不动，通过调节螺纹紧固件14经螺孔13旋入到侧壁111内的深度，从而对靶标点P的位置进行调节，直到靶标点P重合于球心Q。之后，再将光源30从下凹槽12的下方以螺接的方式固定在下凹槽12中，并且，光源30的发光部41朝向上凹槽11的底壁112，在光源30安装到下凹槽12中后，通过向靶标板20注胶的方式使得靶标板20的侧面胶黏固定在上凹槽11的侧壁111上。

综上所述，本实施例所提供的垂准镜，标注有十字线和以十字线的交点为圆心的多个同心圆的靶标板放置在上凹槽的底壁上，十字线的交点即为用于供光学仪器瞄准的靶标点，降低了靶标板上标注靶标点的难度，简化了制作过程，并降低了制作成本。通过多个螺纹紧固件螺接在螺孔中以便于将靶标点调节至与球体的球心重合，提高了靶标点与球心重合的的精度。

以上内容是结合具体的实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。

Claims (10)

1.一种垂准镜，其特征在于，包括：

球体，所述球体设有自其表面向其内部凹陷的上凹槽，所述球体的球心位于所述上凹槽围合的空间内；

靶标板，所述靶标板设置在所述上凹槽的底壁上；所述靶标板具有一目标平面，所述目标平面与所述上凹槽的底壁平行；所述目标平面上标注有靶标点，以供光学仪器瞄准；所述球心位于所述目标平面上；

所述上凹槽的侧壁上设置有多个螺孔，所述螺孔用于螺接螺纹紧固件，所述螺纹紧固件用于调节所述靶标板在与目标平面平行的方向上的移动，以便于将靶标点调整至与所述球心重合。

2.如权利要求1所述的垂准镜，其特征在于，所述靶标板为透明靶标板或半透明靶标板；所述垂准镜还包括：用于发出光以从所述靶标板的底面照向其顶面的光源，所述上凹槽的底壁为环状底壁，所述环状底壁的下方设有与环状底壁内圈相通的下凹槽，所述光源固定在所述下凹槽内，且所述光源距离所述环状底壁一定距离。

3.如权利要求2所述的垂准镜，其特征在于，所述下凹槽为圆柱形结构，所述光源包括发光部和圆柱主体，所述发光部位于所述圆柱主体的轴向方向的一端端部；所述下凹槽的侧壁形成有内螺纹，所述圆柱主体的外壁设有可螺接在所述内螺纹上的外螺纹；所述内螺纹靠近所述上凹槽的一端与所述上凹槽的底壁之间间隔一定距离。

4.如权利要求3所述的垂准镜，其特征在于，所述环状底壁的内圈向下延伸形成圆柱形结构的所述下凹槽；所述下凹槽向下贯穿所述球体，所述圆柱主体的轴向方向的另一端端部还设有一字槽或者十字槽。

5.如权利要求4所述的垂准镜，其特征在于，所述靶标板的尺寸大小大于所述环状底壁的内圈的直径，且小于所述环状底壁的外圈的直径。

6.如权利要求1所述的垂准镜，其特征在于，所述靶标板的目标平面还标注有十字线和以所述十字线的交点为圆心的多个同心圆，所述十字线的交点形成所述靶标点，所述多个同心圆用于使光学投点仪在距离所述靶标点不同的距离处瞄准所述靶标点。

7.如权利要求6所述的垂准镜，其特征在于，所述目标平面为所述靶标板的上表面或下表面。

8.如权利要求1所述的垂准镜，其特征在于，所述上凹槽的开口尺寸大小大于或等于靶标板的尺寸大小。

9.如权利要求1所述的垂准镜，其特征在于，所述多个螺孔等分阵列在所述上凹槽的同一圆周上；所述螺纹紧固件为螺钉或螺柱。

10.如权利要求1所述的垂准镜，其特征在于，所述靶标板的侧面与所述上凹槽的侧壁之间设置有胶层，所述胶层用于固定所述靶标板与上凹槽。

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