专利名称：一种自准直测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种光学测量仪器，具体地说涉及一种新型的自准直测量仪。
背景技术：
自准直测量仪是利用光学自准直原理进行小角度测量的重要测量仪器，由于它具有非常高的精度和分辨率，所以被大量应用在角度测量、平板平面度测量、轴系角晃动测量等方面，例如平台的水平度、铁轨的表面平滑及水平度、房屋墙壁的垂直平行度等的检测。根据读数装置的不同，自准直测量仪分为使用测微目镜读数装置的光学自准直仪、以光电瞄准对线代替人工瞄准对线的光电自准直仪以及基于DSP、CCD或CMOS技术的数字自准直仪，它们的测量精度和测量范围等也有所不同。当测量平面度时，一般的自准直仪只适用于当平面整体相对标准平面倾斜时的情况，而不适用于被测平面略显凹或凸的情况。

实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是克服现有自准直仪不适用于测量略显凹或凸的平面的不足，提供一种新型的自准直测量仪，其通过多点测量的方式，不仅可以利用求平均值的方式测出平面整体相对标准平面倾斜的偏移量，还可以测出平面略显凹或凸时相对标准平面的偏移量。本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案如下一种自准直测量仪，由光源、聚焦透镜、准直物镜、分光棱镜、CCD物镜和面阵CCD 组成，其特征是，所述光源包括对称分布于同一平面四个象限上的四个激光光源。本实用新型所述的自准直测量仪的面阵CCD采用CCD光电转换器件。由于本实用新型所述自准直测量仪的光源由对称分布的四个激光光源构成，因此只要在面阵CCD上求得校准状态下四个激光光源形成的像点位置，然后再测得被测平面所形成的像点与校准像点位置的偏移方向和大小，即可确定被测平面相对于标准平面的角度和凹凸偏移量，从而完成现有自准直测量仪无法完成的平面凹凸偏移量的测量。

图1为本实用新型的结构示意图。图2为光源分布图。图3为面阵C⑶示意图。图4为测量流程图。图5为面阵CXD接收示意图。图中，1光源，2聚焦透镜，3待测平面，4准直物镜，5分光棱镜，6CXD物镜，7面阵CXD。
具体实施方式
现结合具体实施例和附图对本实用新型作一说明。首先请参阅图1本实用新型的结构示意图，图示自准直测量仪由光源1、聚焦透镜 2、准直物镜4、分光棱镜5、(XD物镜6和面阵(XD7组成。再请参阅图2，所述光源1包括对称分布于同一平面四个象限上的四个激光光源A、B、C、D，该四激光光源A、B、C、D分布在同一个圆上，其位置相对称，且分别射出平行光束，该四激光光源A、B、C、D为功率相当的半导体激光器，同时配有可进行三维调节的光源校准装置。所述聚焦透镜2和分光棱镜5沿纵向依次排列在光源1的前方，所述分光棱镜5为一半透半反的直角棱镜，所述准直物镜4横向地设置于分光棱镜5的左方，所述CXD物镜6和面阵(XD7横向地依次设置于分光棱镜5 的右方，从而形成以分光棱镜5为交点的T字形系统光路。所有光路构件完全封装于机械结构中，为方便室外测量，采用IP66规格防水措施，并在仪器结构外表面电镀防锈材料，为保持整体平行特性，所有螺纹采用大口径中心对称六螺旋螺纹。所述面阵CCD7采用CCD光电转换器件，并且其中嵌入了用于高速图像数据处理的测试软件。工作时，四束平行激光束先经过聚焦透镜2进行聚焦，再经过直角分光棱镜5反射由准直物镜4射出；光束到达被测试平面3后经全反射原路返回，然后经过准直物镜4，透射通过分光棱镜5，再通过CCD物镜 6，最终到达面阵(XD7表面并且形成四处像点。图3表示了当被测平面3为理想平面时，面阵(XD7上在校准状态下四个激光光源A、B、C、D所分别形成的对应的校准像点OpO2W3和 O4。由于每次开机，光源中心及机械磨损都具有极微小的不确定性，为令其不定性降到最低，本实用新型所述自准直测量仪还配置一高精度标准平面校准器件。在长时间使用后，应定期进行仪器的维护性校准，仪器的校准机制采用机械校准和软件校准两步，以修补机械磨损、激光器长期使用等造成的外界影响因素，从而完善测量机制，得到更加准确的测量值。当本实用新型用于表面粗糙度测量时，可以选配表面粗糙度测试构件；测试时，可将面阵CCD7安装在滑动钢球平台上，当面阵CCD7在物体被测表面上滑动时，被测表面的粗糙引起钢球上下运动，并传递至面阵CCD7，这时根据光源出射点的中心RMS变化值就能够判定该物体被测表面的表面粗糙度。本实用新型所述自准直测量仪的工作原理简述如下。在选择校准的情况下，仪器首先进行基本的仪器参数设定，如测量环境、测试温度等，校准平面采用理想的标准平面， 从而得到面阵(XD7上校准像点Op 02、O3和O4的位置坐标。然后启动测量程序，见图4测量流程图。程序开始后，用户可以通过中断选择是否进行校准或者退出程序，如果选择结束程序，则系统停止。校准后所获得的参数覆盖原始参数，之后回到正常测试程序中。依照第一、二、三、四象限的次序逐一计算激光光源A、B、C、D在面阵(XD7上形成的像点A’、B’、C’ 和D’与校准像点OpOp O3和O4的位置差值。若被测平面为标准平面，则四个像点A’、B’、 C’和D’应该分别与面阵(XD7上的校准像点OpOy O3和O4重合；若四点不能完全重合，如图5所示，激光光源A的像点A’相对O1出现偏移，表明被测平面第一象限部分相对于标准平面有偏移，且成凸面的形状，其它象限也可做类似分析。带有四个像点偏移方向和大小信息的数据通过串口或者无线模块发送至计算机，之后分别转换成角度值，再通过软件对数据进行后期处理，以更精确的测量出被测平面相对于标准平面的偏移量。
权利要求1.一种自准直测量仪，由光源、聚焦透镜、准直物镜、分光棱镜、CXD物镜和面阵CXD组成，其特征是，所述光源包括对称分布于同一平面四个象限上的四个激光光源。
2.根据权利要求1所述的自准直测量仪，其特征是，所述面阵CCD采用CCD光电转换器件。
专利摘要一种自准直测量仪，由光源、聚焦透镜、准直物镜、分光棱镜、CCD物镜和面阵CCD组成，其特征是，所述光源包括对称分布于同一平面四个象限上的四个激光光源。本实用新型由对称分布的四个激光光源发出的光线入射到被测平面所在坐标系的四个象限，通过分别判断四个光源在面阵CCD上的像点与面阵CCD上的校准像点位置坐标间的差值来检测被测平面的平面度，所述自准直测量仪适用于被测平面是凹面或凸面的情况。
文档编号G01B11/30GK202101652SQ201120119588
公开日2012年1月4日 申请日期2011年4月21日 优先权日2011年4月21日
发明者张振一, 王亮亮, 逯兴莲 申请人:上海理工大学