CN212378715U - 测角仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种测角仪，包括一个直杆和与直杆侧面相连接的环架，组成一个量角器架，所述的环架上具有与环架同圆心的滑槽；所述的滑槽经动铰链连接有扫动片的一端，该扫动片的另一端经定铰链连接在所述的直杆上，其中：扫动片上设有准直器；准直器具有一个光源、一个分光镜、位于该分光镜一侧的检测透镜和位于该分光镜与光源之间的光路透镜。通过计算机图形比对的方式扫描检测物反馈光与光的光斑信号变化，获得准直信息，以达到长臂高精度测量角度。因而本实用新型有集成度高、光路简约、结构紧凑、测量准确、适用于测量及监测场景的优点。

Description

测角仪

技术领域

本实用新型涉及一种精密测试计量仪器，尤其涉及测角仪。

背景技术

公知的测绘工具有直尺、三角板和量角器等，综合利用这些工具可完成各种几何图形的绘制。现有技术如公告号为CN211262093U的中国实用新型专利，公开了一种角尺，包括有尺座、转动连接在尺座上的尺条以及活动连接在尺座上的角度盘组件；所述尺座包括有底座部以及形成于该底座部上端面的凸台部；所述角度盘组件包括有角度盘和支撑杆，所述角度盘设置为四分之一圆的弧形板件结构，所述角度盘的弧形面上形成有用于定位尺条转动轨迹的定位轨道；所述尺条的上部安装有定位组件，该定位组件贯穿尺条的厚度设置并在端处连接入定位轨道内。但是普遍现有技术测量跨度小，且精度不足。

经典自准直仪产品一般采用线阵或面阵列工业相机和成像透镜组实现对反射镜转角的测量，从而达到对器件平整度或准直度的测量和标定。现有技术如公告号为CN105091797B的中国实用新型专利，公开了一种单CCD的强度关联自准直仪，包括由激光器、磨砂玻璃、电机、分划板、第一分光镜、第二分光镜、第一透镜、第二透镜组成的光学系统，以及包括面阵CCD的图像采集系统和数据处理模块。面阵CCD经图像采集系统发出的同步信号触发，接收来自光学系统同一时刻的图像信号，两路图像经采集系统收集后，在数据处理模块中进行强度关联运算和信号处理，最终显示读数。本实用新型在传统自准直仪基础上增加了一路参考光路，可保持原自准直仪的光学系统及整体外观，在工程实现上比较容易。该实用新型将量子成像技术中的强度关联方法引入自准直仪的设计中，一方面可以有效的提高测量分辨力及准确性，同时还能减小空气扰动等因素引起的测量误差，灵敏度和稳定性均有提高。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有技术提供一种集成度高、光路简约、结构紧凑、测量准确、适用于测量及监测场景的测角仪。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：测角仪，包括一个直杆和与直杆侧面相连接的环架，组成一个量角器架，环架上具有与环架同圆心的滑槽；滑槽经动铰链连接有扫动片的一端，该扫动片的另一端经定铰链连接在直杆上，其中：扫动片上设有准直器；准直器具有一个光源、一个分光镜、位于该分光镜一侧的检测透镜和位于该分光镜与光源之间的光路透镜；光路透镜与光源之间具有光路孔阑；分光镜的附近还具有CCD；CCD连接有视频信号传输模块；还具有一个独立设置的反射座，且该反射座上设有反光物。扫动片能在滑槽的限制下扇形的扫动，并根据扫动片与直杆的角度读数。准直器采用简易的LED光源，能将体积缩到非常小，且在光路数量不变的情况下节省了一个透镜。分光镜将光源的光路分为两束，一束射向CCD，作为参考光，另一路经检测透镜射向反光物。通过视频信号传输模块将CCD的信号调制，并且通过集成的无线功能模块将调制后的信号传输给计算机。通过调节反光物反馈回的光束，调整反光物角度、位置进行调零，将参考光和反馈光共同投影到CCD上。通过计算机图形比对的方式扫描检测物反馈光与光的光斑信号变化，获得准直信息，以达到长臂高精度测量角度。

为优化上述技术方案，采取的措施还包括：光源为LED光源。采用LED作为光源，体积小，且光路中较现有技术节省一个透镜，可以有效减少成本。光源具有一个激光器；激光器的光路上依次设置有反射镜、可调透镜、固定透镜、光源孔阑和起偏器；分光镜相对于CCD的一侧设有可调反射镜。采用本体系，实质上是较现有技术精度更高的一种组合式赝光源。通过激光光源的使用，能够在可调反射镜的调整下获得与反光物反馈光相位相同或相反的光束。进而可以通过光的相干性获得高质量图像光线并投射到CCD。计算机检测反光物反馈光的精度会由图像质量的提高其判断精度更高。分光镜产生射向可调反射镜的第一光路和射向检测透镜的第二光路；CCD位于第一光路的反馈光与第二光路的反馈光经过分光镜后照射在CCD上，且CCD位于第一光路的反馈光与第二光路的反馈光的相位共轭面附近。通过CCD位置在上述共轭面与非共轭面之间的切换，可以按需的提高CCD获得图像信号的质量。微小的反光物的位移都会在CCD上信号有精准反映。

由于本实用新型采用了扫动片上设有准直器；准直器具有一个光源、一个分光镜、位于该分光镜一侧的检测透镜和位于该分光镜与光源之间的光路透镜；光路透镜与光源之间具有光路孔阑；分光镜的附近还具有CCD；CCD连接有视频信号传输模块；还具有一个独立设置的反射座，且该反射座上设有反光物。扫动片能在滑槽的限制下扇形的扫动，并根据扫动片与直杆的角度读数。准直器采用简易的LED光源，能将体积缩到非常小，且在光路数量不变的情况下节省了一个透镜。分光镜将光源的光路分为两束，一束射向CCD，作为参考光，另一路经检测透镜射向反光物。通过视频信号传输模块将CCD的信号调制，并且通过集成的无线功能模块将调制后的信号传输给计算机。通过调节反光物反馈回的光束，调整反光物角度、位置进行调零，将参考光和反馈光共同投影到CCD上。通过计算机图形比对的方式扫描检测物反馈光与光的光斑信号变化，获得准直信息，以达到长臂高精度测量角度。因而本实用新型具有集成度高、光路简约、结构紧凑、测量准确、适用于测量及监测场景的优点。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的结构示意图；

图2为本实用新型实施例1的光路示意图；

图3为本实用新型实施例2的光路示意图；

图4为本实用新型实施例2光源结构示意图。

附图标号说明：光源1、激光器11、反射镜12、可调透镜13、固定透镜14、光源孔阑15、起偏器16、光路孔阑2、光路透镜3、分光镜4、可调反射镜41、CCD5、检测透镜6、反光物7、视频信号传输模块8、量角器架9、直杆91、环架92、滑槽92a、扫动片93、动铰链93a、定铰链93b、读数窗93c、准直器94、反射座95。

具体实施方式

以下结合附实施例对本实用新型作进一步详细描述。

实施例1：

参照图1至图2，测角仪，包括一个直杆91和与直杆91侧面相连接的环架92，组成一个量角器架9，环架92上具有与环架92同圆心的滑槽92a；滑槽92a经动铰链93a连接有扫动片93的一端，该扫动片93的另一端经定铰链93b连接在直杆91上，其中：扫动片93上设有准直器94；准直器94具有一个光源1、一个分光镜4、位于该分光镜4一侧的检测透镜6和位于该分光镜4与光源1之间的光路透镜3；光路透镜3与光源1之间具有光路孔阑2；分光镜4的附近还具有CCD5；CCD5连接有视频信号传输模块；还具有一个独立设置的反射座95，且该反射座95上设有反光物7。扫动片93能在滑槽92a的限制下扇形的扫动，并根据扫动片93与直杆91的角度读数。准直器94采用简易的LED光源，能将体积缩到非常小，且在光路数量不变的情况下节省了一个透镜。分光镜将光源1的光路分为两束，一束射向CCD5，作为参考光，另一路经检测透镜6射向反光物7。通过视频信号传输模块将CCD5的信号调制，并且通过集成的无线功能模块将调制后的信号传输给计算机。通过调节反光物7反馈回的光束，调整反光物7角度、位置进行调零，将参考光和反馈光共同投影到CCD5上。通过计算机图形比对的方式扫描反光物7反馈光与光的光斑信号变化，获得准直信息，以达到长臂高精度测量角度。光源1为LED光源。采用LED作为光源，体积小，且光路中较现有技术CN105091797B节省一个透镜，可以有效减少成本。光源1具有一个激光器11；激光器11的光路上依次设置有反射镜12、可调透镜13、固定透镜14、光源孔阑15和起偏器16；分光镜4相对于CCD5的一侧设有可调反射镜41。

采用LED作为光源1，其产生的光束经光路孔阑2调整后透过光路透镜3变换为近似的平行光。然后经分光镜4，光束分为两路，其中一路经过斜面反射、垂直面反射、透过斜面，最终照射到CCD5作为参考光。另一路，透过斜面，经检测透镜6调整后照射到反光物7上。通常反光物7是一面连接在物体平面镜，平面镜位置变化反应了物体的一致变化。平面镜反馈回的光束透过检测透镜6、分光镜4，照射到CCD5。通过调整平面镜到角度，使平面镜反馈回的光束与参考光同时照到CCD5，例如形成一个同心圆。当同心圆位置变化，计算机就能做出位置判断。通过计算两圆斑的圆心的相对位置，就能推算出平面镜角度的变化，从而获得反光物7位置变化的状况。以便工作人员进一步的调整。检测透镜6可以是单个透镜，也可以是透镜组，多个透镜形成透镜组能够对反光物7反馈的光进行调整，缩小同心圆的面积，进而可以采用面积较小的CCD5，以降低成本。对于对反光物7反馈的光信号进行位置具体换算的算法，参考CN2398613Y。图形识别算法、位置推算属于现有技术，不再赘述。

实施例2：

参照图3至图4，采用本体系，实质上是较现有技术CN105091797B精度更高的一种组合式赝光源。通过激光光源的使用，能够在可调反射镜41的调整下获得与反光物7反馈光相位相同或相反的光束。进而可以通过光的相干性获得高质量图像光线并投射到CCD5。计算机检测反光物7反馈光的精度会由图像质量的提高其判断精度更高。分光镜4产生射向可调反射镜41的第一光路和射向检测透镜6的第二光路；CCD5位于第一光路的反馈光与第二光路的反馈光经过分光镜4后照射在CCD5上，且CCD5位于第一光路的反馈光与第二光路的反馈光的相位共轭面附近。通过CCD5位置在上述共轭面与非共轭面之间的切换，可以按需的提高CCD5获得图像信号的质量。微小的反光物7的位移都会在CCD5上信号有精准反映。

采用激光作为光源的，其原理稍复杂一些。通过激光器11产生的光束，依次经反射镜12、可调透镜13、固定透镜14、光源孔阑15、起偏器16，形成具有特定偏振的光斑，代替原有的LED光。由于具有偏振特性，在分光镜4的空白侧安装一个可调反射镜41，使得空白侧透过的光束重新反射回分光镜4。这些光束通过可调反射镜41的位置调节，产生与原分光镜内4相位相反的光束。可以用于减少杂光和冗余反射造成图像质量下降的问题。本文技术方案中，反光物7，即平面镜，作为独立件，用反射座95固定在待监控、测量的物体上，其余部件封装在准直器94的壳体中。为了进一步提高读数的精度，扫动片93的读数窗93c跟游标卡尺类似，可以用类似的方法制造对应的角度读数，此为现有技术。采用本文技术方案，能监测物体的微小形变、角度变化或测量等诸多物理量的测量、监控问题，在安监、科研领域可以有广泛应用。

尽管已结合优选的实施例描述了本实用新型，然其并非用以限定本实用新型，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，能够对在这里列出的主题实施各种改变、同等物的置换和修改，因此本实用新型的保护范围当视所提出的权利要求限定的范围为准。

Claims (3)

1.测角仪，包括一个直杆（91）和与直杆（91）侧面相连接的环架（92），组成一个量角器架（9），所述的环架（92）上具有与环架（92）同圆心的滑槽（92a）；所述的滑槽（92a）经动铰链（93a）连接有扫动片（93）的一端，该扫动片（93）的另一端经定铰链（93b）连接在所述的直杆（91）上，其特征是：所述的扫动片（93）上设有准直器（94）；所述的准直器（94）具有一个光源（1）、一个分光镜（4）、位于该分光镜（4）一侧的检测透镜（6）和位于该分光镜（4）与光源（1）之间的光路透镜（3）；所述的光路透镜（3）与所述的光源（1）之间具有光路孔阑（2）；所述的分光镜（4）的附近还具有CCD（5）；所述的CCD（5）连接有视频信号传输模块；还具有一个独立设置的反射座（95），且该反射座（95）上设有反光物（7）。

2.根据权利要求1所述的测角仪，其特征是：所述的光源（1）为LED光源。

3.根据权利要求1所述的测角仪，其特征是：所述的光源（1）具有一个激光器（11）；所述的激光器（11）的光路上依次设置有反射镜（12）、可调透镜（13）、固定透镜（14）、光源孔阑（15）和起偏器（16）；所述的分光镜（4）相对于所述的CCD（5）的一侧设有可调反射镜（41）。

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