CN214747819U - 多功能光电检测平行光管、经纬仪检定系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多功能光电检测平行光管，包括物镜、内调焦镜、准直分划板、准直分光镜、基准分划板、图像采集分光镜、感光元件以及目视目镜，所述内调焦镜位于所述物镜与所述准直分光镜之间，可以将有限远至无穷远范围的目标成像在平行光管的基准分划板上，所述基准分划板位于所述准直分光镜与所述图像采集分光镜之间，通过图像处理软件可以提取所述基准分划板的中心坐标，用以确定平行光管的光轴中心位置，能够实现光电准直测量和光电瞄准测量等功能。此外，本实用新型还提供基于多功能光电检测平行光管的经纬仪检定系统，能够对经纬仪的测角精度及多项技术指标进行检测。

Description

多功能光电检测平行光管、经纬仪检定系统

技术领域

本实用新型涉及光学测量领域，尤其涉及一种多功能光电检测平行光管、经纬仪检定系统。

背景技术

自准直平行光管是一种具有自准直功能的平行光管，主要由准直分划板、光源、物镜、接收分划板（光学自准直方式）或光电感光器件（光电自准直方式）组成。通过将普通平行光管与准直望远镜的功能相结合，光源将位于物镜焦平面的准直分划板的像投射至无穷远，经过反射镜返回的准直光经物镜后成像于同样位于物镜焦平面（共焦系统）的接收分划板或光电感光器件的探测面上，当反射镜发生了角度的偏转时，返回的分划板在目视分划板或光电传感光器件上的像会产生相应的位移，通过精确测量出位移值，可准确计算出反射镜的偏转角度，最终实现准直测量的目的。

经纬仪是一种根据测角原理设计的测量水平角和竖直角的测量仪器，通过经纬仪的水平及垂直方向旋转功能，使望远镜能指向不同方向，经纬仪具有两条相互垂直的转轴，以调整望远镜的水平及垂直指向。光学仪器需定期进行校准和检定，经纬仪的校准通常是采用多齿分度台法或多目标法进行其光学性能部分的检定或校准。目前校准和检定操作都必须在稳定的环境条件下，并且，为保证经纬仪检定系统的精确度，一般都将其固定在室内并进行隔振处理，所以对于需要野外作业的经纬仪，一旦出现例如运输意外、安装失误等情况时，很难对经纬仪重新进行校准。

在正常使用时，自准直平行光管是直接采用光电传感器代替普通平行光管分划板，采用图像采集的方式获取成像情况，目前只能进行相对测量，无法进行绝对角度偏差的测量，并且没有目视功能。同时，目前经纬仪的精度检测还处于需要人工作业，通过人眼观察经纬仪望远镜实现与平行光管分划板的瞄准，存在相应的瞄准误差；这种检测方法对操作人员的经验要求相当高，在检测时对用眼需求大，容易产生疲劳造成误差，不适于长时间观测。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种多功能光电检测平行光管，可以实现仪器的高精度测量和多项目测量。

为达到上述之一或部分或全部目的，本实用新型提供如下技术方案：本实用新型提供一种多功能光电检测平行光管，包括物镜、内调焦镜、准直分光镜、准直分划板、光源、基准分划板、图像采集镜片；包含外部被测标志信息或所述准直分划板信息的照明光线通过所述物镜、内调焦镜在基准分划板上成像。所述准直分划板与所述基准分划板呈共轭状态。通过在现有技术的平行光管上加装基准分划板，可以为多功能光电检测平行光管提供检测参考基准，同时，本多功能光电检测平行光管中包含内调焦镜，可以通过调节所述多功能光电检测平行光管的焦距来实现近点测量功能，以及将基准分划板模拟为近点目标。所述基准分划板上包括可以提取所述基准分划板中心坐标的规则几何标记，所述内调焦镜设置在物镜和准直分光镜之间，所述基准分划板设置在所述分光镜和所述图像采集镜片之间。进一步的，还可以设有目视镜片和/或感光元件，用于观察或收集图像。图像采集镜片例如为图像采集分光镜，通过图像采集分光镜将光线分成两部分，一部分反射至感光元件，另一部分投射至目视目镜以供人眼观察。

为达上述之一或部分或全部目的，本实用新型提供一种经纬仪检定系统，包括多齿分度台、被检经纬仪、经纬仪检定装置，所述经纬仪检定装置包括升降机构及一根第一多功能光电检测平行光管即主多功能光电检测平行光管、第二多功能光电检测平行光管即辅多功能光电检测平行光管，所述第一、第二多功能光电检测平行光管在竖直方向上垂直分布，所述第二多功能光电检测平行光管一般优先为两个，分别位于第一多功能光电检测平行光管上、下两侧。所述经纬仪检定装置结构简单，携带方便，由于配备了多功能光电检测平行光管，所述经纬仪检定装置可以进行基准分划板无穷远状态的自我校准，因此所述经纬仪检定系统在实现经纬仪的测角精度检测的基础上，可以实现在野外工作时对经纬仪主要技术指标的检测。

本实用新型提供一种经纬仪检定系统的检定方法，包括，对经纬仪检定装置进行自校准，将被检经纬仪安置在多齿分度台上，使被检经纬仪的分划板在所述多功能光电检测平行光管基准分划板上成像；采集被检经纬仪的分划板在基准分划板上的成像，分析被检经纬仪分划板的像的中心坐标与所述基准分划板的中心坐标的偏差量。通常情况下，可以通过软件分析可以直接得出偏差量。将所述偏差量与所述被检经纬仪的角度进行合成，即为待检经纬仪严格瞄准所述多功能光电检测平行光管基准分划板时的角度值。

本实用新型提供一种经纬仪检定系统的检定方法，首先，上下调整被检经纬仪望远镜角度，分别对准辅多功能光电检测平行光管（上、下安置的平行光管），使被检经纬仪分划板在辅多功能光电检测平行光管的基准分划板上成像；感光器元件对被检经纬仪的分划板的成像进行采集；最后，分析被检经纬仪分划板的像的中心坐标与所述基准分划板的中心坐标的偏差量，最终得到被检经纬仪的相应的瞄准辅多功能光电检测平行光管的基准分划板时的角度值。

本实用新型的有益效果在于：提供了一种多功能光电检测平行光管，通过配置专用的基准分划板和专业的图像处理软件，可以实现光电瞄准测量和光电准直测量的功能，进而扩展了平行光管的使用范畴，进一步可以运用至经纬仪的精度检定，对具有反射面的测角装置的精度检测，取代传统的人眼瞄准测量的方法，降低了经纬仪的测试强度、提高测试精度，扩展了测角装置的精度测试方法。此外，还可以通过加装基准分划板照明装置，可实现普通平行光管的功能，适用于通用场合。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1为本实用新型实施例一中的多功能光电检测平行光管的结构示意图。

图2为本实用新型实施例一中的多功能光电检测平行光管的自准直测量方法流程图。

图3为本实用新型实施例二中的经纬仪检定系统的结构示意图。

图4为本实用新型实施例三中的经纬仪水平角精度检定方法流程图。

图5为本实用新型实施例一中的多功能光电检测平行光管的一截面示意图。

附图标记：100-光源；110-物镜；120-内调焦镜；121-调焦手轮；130-准直分划板；140-准直分光镜；150-基准分划板；160-图像采集分光镜；170-目视目镜；180-感光元件；1-多齿分度台；2-被检经纬仪；3-经纬仪检定装置；4-主多功能光电检测平行光管；5-辅多功能光电检测平行光管；6-调平机构。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。 在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。请参照图1，本实施例一中的多功能光电检测平行光管包括光源100、物镜110、内调焦镜120、准直分划板130、准直分光镜140、基准分划板150、图像采集镜片，所述物镜110、内调焦镜120、准直分划板130、准直分光镜140、基准分划板150、图像采集镜片的光学中心位于同一轴线上，在本实施例中，所述图像采集镜片为图像采集分光镜160，所述多功能光电检测平行光管还包括感光元件180及目视目镜170，包含外部被测标志信息或所述准直分划板130信息的照明光线通过所述物镜110、内调焦镜120在基准分划板150上成像，所述照明光线在图像采集分光镜160的作用下，一部分反射至所述感光元件180，另一部分分出的光线投射至目视目镜170。

所述基准分划板150位于所述准直分光镜140与所述图像采集分光镜160之间，所述准直分划板130与所述基准分划板150呈共轭状态。通过加装基准分划板150，从而提供多功能光电检测平行光管在图像采集时的目视基准及平行光管的光轴中心位置。

如图1及图2所示，本实施例中所述多功能光电检测平行光管由于加装基准分划板150，在自准直测量时，首先，通过软件采集所述基准分划板150的中心坐标，光源100照射位于所述物镜110焦平面上的准直分划板130投射至无穷远处，经过平面反射镜（图中未示出）返回的准直光经物镜110、内调焦镜120再次成像于同样位于物镜110焦平面上的基准分划板150，通过图像采集分光镜160，一部分光投射至感光元件180以使得软件对准直数据进行分析，一部分光透过目视目镜170可以供人眼观察准直分划板的成像情况。通过软件比较准直分划板130的成像的几何中心点坐标和所述基准分划板150的中心坐标的差值，从而可以实现多功能光电检测平行光管的自准直测量。

现有技术中，在对光学仪器进行检测时，通常是将平行光管固定，通过将所述光学仪器的分划板与所述平行光管的基准分划板进行瞄准，直至两分划板中心严格重合，但此种检测方法对检测人员的能力要求较高，并且在长时间的检测过程中，易产生用眼疲劳，影响最终的检测精度。在本实施例中，通过在所述多功能光电检测平行光管中配置专用的基准分划板150，可以实现所述多功能光电检测平行光管的光电瞄准功能，具体地，在进行光电检测时，将光学仪器与所述多功能光电检测平行光管进行对准，光源照射光学仪器分划板，使其在所述多功能光电检测平行光管的基准分划板150上成像，通过感光元件180对所述基准分划板150上的像进行采集，即可得出所述光学仪器分划板的成像状态，进而改善了现有技术中需要人眼观测的问题，更优地，可以为所述多功能光电检测平行光管配置专用的图像处理软件，通过软件自行处理分划板成像数据，进一步简化的仪器检测过程，此外，由于所述多功能光电检测平行光管中还包含有目视目镜170，从而检测人员可以通过所述目视目镜170观察仪器分划板在基准分划板150上的成像状态。

在本实施例中，与现有技术中的平行光管不同的是，所述多功能光电检测平行光管还加装了内调焦镜120，如图5所示，可以通过调焦手轮121来对内调焦镜120进行调节，从而使得所述多功能光电检测平行光管能模拟近点目标，实现光学仪器对近点目标的观测条件。具体地，在进行测量时，首先调节多功能光电检测平行光管上的调焦手轮121，将目标分划板位置模拟调整到例如2m位置，通过图像处理软件对此时目标分划板在基准分划板150上的成像中心进行采集，然后，再次旋转调焦手轮，将目标分划板位置模拟调整到例如∝位置，再次对目标分划板的成像中心坐标进行采集，通过将两次得到的坐标相减，即得到所述多功能光电检测平行光管的调焦误差。类似的，所述多功能光电检测平行光管的内调焦镜120在光轴上可以前后调节，通过光源照射所述基准分划板150，可以将所述基准分划板150模拟为有限远至无穷远目标，以供外部设备和观测。

在其他情况下，本实施例中所述多功能光电检测平行光管还可用于测量导轨平直度，在导轨上方安置平面反射镜，采用多功能光电检测平行光管的自准直功能，对平面反射镜反射回的准直分划板130的像进行采集，并且读出准直分划板130在基准分划板150上成像的中心坐标，然后操作导轨进行移动，在移动过程中记录多功能光电检测平行光管准直分划板130成像的中心坐标数据的变化，经过图像处理软件处理，从而得到导轨平直度误差。

以上仅为本实施例中的多功能光电检测平行光管的部分功能使用方式，但不限于此，在其他实施例中所述多功能光电检测平行光管还可用于其他光电测量场景，在此不做具体说明，本实施例中的多功能光电检测平行光管通过配置有专用的基准分划板以及图像处理软件，从而可以同时实现光电对瞄测量和光电准直测量功能，成为多功能光电检测平行光管，拓展了平行光管的使用范畴。

本实用新型实施例二提供一种经纬仪检定系统，如图3所示，所述经纬仪检定系统包括多齿分度台1、被检经纬仪2、经纬仪检定装置3及便携式PC（图中未示出），所述经纬仪检定装置包括调平机构6、升降机构(图中未示出)、第一、第二多功能光电检测平行光管，所述第一多功能光电检测平行光管为主多功能光电检测平行光管4，所述第二多功能光电检测平行光管为辅多功能光电检测平行光管5，数量优选为2个，分别为上多功能光电检测平行光管及下多功能光电检测平行光管。在检测时，所述被检经纬仪2安置于所述多齿分度台1上，利用被检经纬仪2自带的调平机构对被检经纬仪2进行调平，所述多齿分度台1在测量时为被检经纬仪2提供标准角，所述调平机构6用于经纬仪检定装置的调平，所述升降机构可控制所述经纬仪检定装置的高度，所述第一、第二多功能光电检测平行光管用于检测待检经纬仪。所述便携式PC可用于图像处理和数据处理，通过图像处理软件可以由图像判读的方式取代经纬仪测试人员的人眼瞄准，也可通过实时图像显示进行测试时的瞄准操作。

通过设计上述经纬仪检定系统，对多功能光电检测平行光管的光电瞄准测量功能和光电准直测量功能结合运用，从而可以对待检经纬仪的各项常规技术指标进行检测。

在现有的经纬仪检定设备中，通常选用550平行光管，即焦距为550mm的平行光管，光管总长通常达到600mm左右，本检定系统为了适应室内、野外等多种环境需求，因此采用内调焦式望远镜光路设计成专用的多功能光电检测平行光管，所述多功能光电检测平行光管的有效口径为48mm，前端焦距为315mm，端光学放大为1.85^x。

在本实施例中的经纬仪检定系统中，所述多功能光电检测平行光管中的感光元件采用像元尺寸为4.8μm×4.8μm的CMOS图像传感器，则根据算法可得到CMOS的单个像元的分辨率为1.7″，当图像处理的软件细分精度为1/20时，则图像分辨率为0.09″，与现有技术中的0.2″相比，大大提高了检测精度。

如图3及4所示，本实用新型实施例三提供了一种经纬仪水平角精度的检测方法，首先，将图像处理软件选定为对瞄模式，对主多功能光电检测平行光管4的基准分划板的中心坐标进行提取，然后，对被检经纬仪2进行调平处理，使被检经纬仪2的分划板在所述基准分划板上成像，图像处理软件对被检经纬仪2的分划板的成像中心坐标进行提取，通过软件分析得到两分划板中心坐标的偏差值，将该偏差值与被检经纬仪2的角度进行合成，即可得到被检经纬仪2精确瞄准基准分划板中心时的角度值。

上述为被检经纬仪2一个角度精度的测量过程，在测整个水平角精度测量过程中，按此方法依次逆转多齿分度台1，顺转被检仪器照准部，使望远镜照准主平行光管4，即可依次测得被检经纬仪2相应的方位读数，由以上测得的数据，再与多齿分度台1的相应标准角度值进行比较，便可计算出被检仪器的一次水平测角示值误差。

以上，为被检经纬仪2与主多功能光电检测平行光管4的水平角精度检测方法，同理，在进行被检经纬仪2与辅多功能光电检测平行光管5的精度检测时，仅需上下调整被检经纬仪2望远镜角度，分别对准辅多功能光电检测平行光管5（上、下安置的平行光管），使被检经纬仪2分划板在辅多功能光电检测平行光管5的基准分划板上成像；接着感光器元件对被检经纬仪2的分划板的成像进行采集；最后，分析被检经纬仪2分划板的像的中心坐标与所述基准分划板的中心坐标的偏差量，最终得到被检经纬仪的相应的瞄准辅多功能光电检测平行光管的基准分划板时的角度值。

在其他一些实施例中，还可通过主多功能光电检测平行光管4及辅多功能光电检测平行光管5的配合对被检经纬仪2的视准差、指标差等常规技术指标进行检测，本实用新型在这里不做具体说明。

综上，本实用新型通过设计一种多功能光电检测平行光管，通过加装基准分划板设计以及专业的图像处理软件，可以同时实现光电瞄准测量和光电准直测量功能，成为一个多功能光电检测平行光管，因此扩展了光管的使用范畴，同时，以此多功能光电检测平行光管为基础设计出一种经纬仪检定系统，由于具备光电瞄准测量和光电准直测量功能，从而在对经纬仪的常规技术指标进行检测时，可以通过软件处理取代人眼瞄准，可以将测试人员的要求降到最低，无需测试人员长期积累的瞄准经验，即可实现测试的操作准确性，去除人的测量误差。此外，由于此经纬仪检定系统结构简单，易于携带，自身具有自校准功能，因此可以兼顾室内与野外作业环境。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种多功能光电检测平行光管，包括物镜、内调焦镜、准直分光镜、准直分划板、光源、基准分划板、图像采集镜片，其特征在于，包含外部被测标志信息或所述准直分划板信息的光束通过所述物镜、内调焦镜在基准分划板上成像，图像采集镜片对所述基准分划板进行图像采集，所述基准分划板和所述准直分划板呈共轭状态。

2.如权利要求1所述的多功能光电检测平行光管，其特征在于，所述基准分划板上包括可提取出中心点坐标的标记物。

3.如权利要求1所述的多功能光电检测平行光管，其特征在于，还包括设有目视镜片和/或感光元件，用于观察或收集图像。

4.如权利要求3所述的多功能光电检测平行光管，其特征在于，所述图像采集镜片为图像采集分光镜，同时设置目视镜片和感光元件，所述光束在分光镜的作用下，一部分投射至所述感光元件，另一部分投射至目视目镜。

5.一种经纬仪检定系统，其特征在于，包括多齿分度台、被检经纬仪、经纬仪检定装置，所述经纬仪检定装置包括调平机构、升降机构及多功能光电检测平行光管。

6.如权利要求5所述的经纬仪检定系统，其特征在于，所述经纬仪检定装置包括3根多功能光电检测平行光管。

7.如权利要求6所述的经纬仪检定系统，其特征在于，所述3根多功能光电检测平行光管在竖直方向上垂直分布。

8.如权利要求7所述的经纬仪检定系统，其特征在于，所述多功能光电检测平行光管为权利要求1到4中任意一项所述的多功能光电检测平行光管。

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