CN218097590U - 一种光学元器件多维度空间校准装置 - Google Patents

Abstract

一种光学元器件多维度空间校准装置，包括光学元器件、折射镜、多面体棱镜、示斑纸和工业相机，光学元器件、折射镜和多面体棱镜沿X轴方向由左至右依次布置，工业相机、示斑纸和折射镜沿Z轴方向由上至下依次布置；光学元器件用于向多面体棱镜发射激光；多面体棱镜由调整机构控制转动以使其上的不同镜片来反射激光；折射镜用于折射由多面体棱镜反射回来的激光；示斑纸用于显示由折射镜折射的激光光斑；工业相机用于对多面体棱镜在不同镜面下反射的激光光斑进行测量并分析误差。本方案通过工业相机对多面体棱镜在不同镜面下反射的激光光斑进行测量并分析误差，若满足多面体棱镜换面取得的多项测量数值均在允许的范围内，则认为光学元器件校准成功。

Description

一种光学元器件多维度空间校准装置

技术领域

本实用新型涉及光学技术领域，特别涉及一种光学元器件多维度空间校准装置。

背景技术

目前，校验激光器的安装位置是否正确往往依靠肉眼观察其在对应物体上生成的光斑位置是否在要求范围内。

这样的校准方法存在以下局限型：

1.肉眼观察没有精度。对于一般的低组装要求如对射光电的校准等或许能适用，但对于有高精度要求的例如激光测距传感器的安装，则不适用。

2.肉眼观察安装位置没有基准。当肉眼观察到光斑位置偏移时，由于不存在固定基准，无法分析出XYZ三维空间中的实际偏移量和偏移方向。

3.肉眼观察重复校准无法与之前状态保持一致。比如，某光学元器件已校准完毕，并安装于另一组合体，另一组合体产生了第二次校准。然而使用过程中，固定该光学元器件的螺丝忽然发生了松动导致其安装位置产生了偏差。这时候若使用肉眼观察，由于重复定位精度低，无法保证与原先一致，在校准完该光学元器件后还需要对组合体进行校准，才能恢复使用。

所以，针对现有技术存在的不足，有必要设计一种光学元器件多维度空间校准装置，以解决上述问题。

实用新型内容

为克服上述现有技术中的不足，本实用新型目的在于提供一种光学元器件多维度空间校准装置。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供的技术方案是：一种光学元器件多维度空间校准装置，包括光学元器件、折射镜、多面体棱镜、示斑纸和工业相机，所述光学元器件、所述折射镜和所述多面体棱镜沿X轴方向由左至右依次布置，所述工业相机、所述示斑纸和所述折射镜沿Z轴方向由上至下依次布置；所述光学元器件用于向所述多面体棱镜发射激光；所述多面体棱镜由调整机构控制转动以使其上的不同镜片来反射激光；所述折射镜上设有供激光通过的通孔，并用于折射由所述多面体棱镜反射回来的激光；所述示斑纸用于显示由所述折射镜折射的激光光斑；所述工业相机用于对所述多面体棱镜在不同镜面下反射的激光光斑进行测量并分析误差。

优选的技术方案为：还包括底座，所述光学元器件、所述折射镜、所述示斑纸和所述工业相机均通过可调支架安装于所述底座上，所述多面体棱镜通过所述调整机构安装于所述底座上。

优选的技术方案为：所述可调支架包括支撑座、第一直线导轨和第二直线导轨，所述第一直线导轨沿X轴方向固设于所述支撑座的顶部，所述第一直线导轨上设有一个可调整位置的第一滑块，所述第二直线导轨沿Z轴方向固设于所述第一滑块上，所述第二直线导轨上设有三个可调整位置的第二滑块，每个所述第二滑块靠近所述多面体棱镜的一侧均设有一安装板，所述工业相机、所述示斑纸和所述折射镜沿Z轴方向由上至下地设于三块安装板上。

优选的技术方案为：所述光学元器件和所述折射镜设于同一块安装板上，所述光学元器件包括安装夹具和激光发射器，所述激光发射器固定于所述安装夹具上。

优选的技术方案为：所述第一直线导轨和所述第二直线导轨上均设有刻度尺，所述第一滑块和所述第二滑块均配置有锁紧螺母。

优选的技术方案为：所述调整机构包括旋转平台、角度倾斜台和刻度柱，所述旋转台固设于所述底座上，所述旋转平台的旋转端连接有竖直布置的筒状转轴，所述转轴的顶部设有L型安装座，所述L型安装座包括水平部和竖直部，所述水平部和所述转轴的顶部固定连接，所述竖直部内侧和所述角度倾斜台固定连接，所述角度倾斜台竖直布置并在弧状滑台上通过支架固定安装有所述刻度柱，所述刻度柱平行于所述角度倾斜台的弧状滑台安装面，所述多面体棱镜套设于所述刻度柱上并可根据所述刻度柱上的刻度进行位置调整。

优选的技术方案为：还包括校准规，所述校准规呈筒状结构并具有大径段和小径段，所述大径段和所述小径段的连接处设有止位环，所述大径段套设于所述转轴的顶部，所述小径段的内径和所述刻度柱的外径匹配。

由于上述技术方案运用，本实用新型具有的有益效果为：

本实用新型提供的一种多维度空间光学精密校准装置，使用时，通过光学元器件向多面体棱镜发射激光，激光由多面体棱镜反射至折射镜，再由折射镜折射至示斑纸上呈现光斑，通过工业相机对多面体棱镜在不同镜面下反射的激光光斑进行测量并分析误差，若能满足多面体棱镜换面取得的多项测量数值均在允许的范围内，则认为校准成功。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图。

图2为本实用新型校准规结构示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

请参阅图1-图2。须知，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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例：

如图1-图2所示，为本实用新型提出的如图1-图2所示，为本实用新型提出的一种光学元器件多维度空间校准装置，该装置包括光学元器件、折射镜、多面体棱镜、示斑纸和工业相机。其中，光学元器件、折射镜和多面体棱镜沿X轴方向由左至右依次布置；工业相机、示斑纸和折射镜沿Z轴方向由上至下依次布置。光学元器件用于向多面体棱镜发射激光；多面体棱镜由调整机构控制转动以使其上的不同镜片来反射激光；折射镜上设有供激光通过的通孔，并用于折射由多面体棱镜反射回来的激光；示斑纸用于显示由折射镜折射的激光光斑；工业相机用于对多面体棱镜在不同镜面下反射的激光光斑进行测量并分析误差。若能满足多面体棱镜换面取得的多项测量数值均在允许的范围内，则认为光学元器件校准成功。

还包括底座1，光学元器件16、折射镜15、示斑纸14和工业相机13通过可调支架安装于底座1上，多面体棱镜2通过调整机构安装于底座1上。

具体的，可调支架包括支撑座10、第一直线导轨11、第二直线导轨12、工业相机13、示斑纸14、折射镜15和光学元器件16。支撑座10固设于底座1上，第一直线导轨11水平固设于支撑座10顶部并朝向多面体棱镜调整机构布置，第一直线导轨11上设有一个第一滑块，第二直线导轨12竖直固设于第一滑块上。第二直线导轨12上设有三个第二滑块，每个第二滑块靠近多面体棱镜调整机构的一侧均连接有安装板。工业相机13、示斑纸14（圆形纸片）和折射镜15由上至下地设于三块安装板上。

第一直线导轨11和第二直线导轨12上均设有刻度尺，第一滑块和第二滑块均配置有锁紧螺母，以便调整位置。

光学元器件16和折射镜15设于同一块安装板上，光学元器件16设于折射镜15远离多面体棱镜2的一侧，光学元器件16包括激光发射器和安装夹具，激光发射器通过安装夹具固定于安装板上，激光发射器的发射端朝向多面体棱镜2布置。

调整机构包括旋转平台3、角度倾斜台4和刻度柱5。旋转平台3固设于底座1上，旋转平台3的旋转端连接有竖直布置的筒状转轴6，转轴6的顶部设有L型安装座7。L型安装座7包括水平部和竖直部，水平部和转轴6的顶部固定连接，竖直部内侧和角度倾斜台4固定连接。角度倾斜台4竖直布置并在弧状滑台上通过支架8固定安装有刻度柱5，刻度柱5平行于角度倾斜台4的弧状滑台安装面。多面体棱镜2套设于刻度柱5上并可根据刻度柱5上的刻度进行位置调整。

此外，还包括校准规9，校准规9呈筒状结构并具有大径段91和小径段92，大径段91和小径段92的连接处（外壁上）设有止位环93，大径段91套设于转轴6的顶部，小径段92的内径和刻度柱5的外径匹配。

使用时，先将角度倾斜台4调零，然后将校准规9提起使大径段91套设于转轴6中，小径段92套设于刻度柱5中，接着，调整多面体棱镜2在刻度柱5上的位置。以上步骤用于确保多面体棱镜2的中心同时位于旋转平台3的旋转轴线和角度倾斜台4的旋转轴线上。

接着，通过第一直线导轨11和第二直线导轨12调整工业相机13、示斑纸14和折射镜15与多面体棱镜2之间的位置关系。然后打开光学元器件16，使激光照射于多面体棱镜2的一个镜面上，激光由多面体棱镜2反射至折射镜15，再由折射镜15折射至示斑纸14上呈现光斑，通过工业相机13对多面体棱镜2在不同镜面下的光线反射测量并进行误差分析，若能满足多面体棱镜2换面取得的多项测量数值均在允许的范围内，则认为校准成功。

本申请提出的一种多维度空间光学精密校准装置具有以下优点：

1.为精度要求高的光学模块的精密校准提供了解决办法，解决了人眼所缺乏的精密测量。

2.通过转台系统与多面体棱镜的配合使得测量误差大大降低。

3.转台系统与相机检验系统位置的多重可调性为适应多种测试要求提供了可能。

4.留有改装的空间以便开发更多测试条件的应用。

所以，本实用新型具有以下优点：

本实用新型提供的一种多维度空间光学精密校准装置，使用时，通过光学元器件向多面体棱镜发射激光，激光由多面体棱镜反射至折射镜，再由折射镜折射至示斑纸上呈现光斑，通过工业相机对多面体棱镜在不同镜面下反射的激光光斑进行测量并分析误差，若能满足多面体棱镜换面取得的多项测量数值均在允许的范围内，则认为校准成功。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神和技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种光学元器件多维度空间校准装置，其特征在于：包括光学元器件、折射镜、多面体棱镜、示斑纸和工业相机，所述光学元器件、所述折射镜和所述多面体棱镜沿X轴方向由左至右依次布置，所述工业相机、所述示斑纸和所述折射镜沿Z轴方向由上至下依次布置；所述光学元器件用于向所述多面体棱镜发射激光；所述多面体棱镜由调整机构控制转动以使其上的不同镜片来反射激光；所述折射镜上设有供激光通过的通孔，并用于折射由所述多面体棱镜反射回来的激光；所述示斑纸用于显示由所述折射镜折射的激光光斑；所述工业相机用于对所述多面体棱镜在不同镜面下反射的激光光斑进行测量并分析误差。

2.根据权利要求1所述的一种光学元器件多维度空间校准装置，其特征在于：还包括底座，所述光学元器件、所述折射镜、所述示斑纸和所述工业相机均通过可调支架安装于所述底座上，所述多面体棱镜通过所述调整机构安装于所述底座上。

3.根据权利要求2所述的一种光学元器件多维度空间校准装置，其特征在于：所述可调支架包括支撑座、第一直线导轨和第二直线导轨，所述第一直线导轨沿X轴方向固设于所述支撑座的顶部，所述第一直线导轨上设有一个可调整位置的第一滑块，所述第二直线导轨沿Z轴方向固设于所述第一滑块上，所述第二直线导轨上设有三个可调整位置的第二滑块，每个所述第二滑块靠近所述多面体棱镜的一侧均设有一安装板，所述工业相机、所述示斑纸和所述折射镜沿Z轴方向由上至下地设于三块安装板上。

4.根据权利要求3所述的一种光学元器件多维度空间校准装置，其特征在于：所述光学元器件和所述折射镜设于同一块安装板上，所述光学元器件包括安装夹具和激光发射器，所述激光发射器固定于所述安装夹具上。

5.根据权利要求4所述的一种光学元器件多维度空间校准装置，其特征在于：所述第一直线导轨和所述第二直线导轨上均设有刻度尺，所述第一滑块和所述第二滑块均配置有锁紧螺母。

6.根据权利要求5所述的一种光学元器件多维度空间校准装置，其特征在于：所述调整机构包括旋转平台、角度倾斜台和刻度柱，所述旋转平台固设于所述底座上，所述旋转平台的旋转端连接有竖直布置的筒状转轴，所述转轴的顶部设有L型安装座，所述L型安装座包括水平部和竖直部，所述水平部和所述转轴的顶部固定连接，所述竖直部内侧和所述角度倾斜台固定连接，所述角度倾斜台竖直布置并在弧状滑台上通过支架固定安装有所述刻度柱，所述刻度柱平行于所述角度倾斜台的弧状滑台安装面，所述多面体棱镜套设于所述刻度柱上并可根据所述刻度柱上的刻度进行位置调整。

7.根据权利要求6所述的一种光学元器件多维度空间校准装置，其特征在于：还包括校准规，所述校准规呈筒状结构并具有大径段和小径段，所述大径段和所述小径段的连接处设有止位环，所述大径段套设于所述转轴的顶部，所述小径段的内径和所述刻度柱的外径匹配。

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