CN110455315B - 一种反向可视平行光管 - Google Patents
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Abstract
本发明属于一种反向可视平行光管；包括平行光管11，平行光管11包括激光显示部分，光学显示部分和光学部分，其特征在于：激光显示部分和光学部分在一条水平线上设置，光学显示部分垂直设置在激光显示部分和光学部分之间，平行光管11的中部对称设有两个平行光管整体微调装置13，两个平行光管整体微调装置13的下部设有两个平行光管整体粗调装置14，两个平行光管整体粗调装置14之间设有平行光管整体固定装置15；具有结构简单，设计合理，大大节省占地空间和面积，调试精度高、调试速度快，误差小，避免人眼疲劳和危险，消除人眼视力差，对测绘仪器的精准度和统一度有很大提升的优点。
Description
技术领域
本发明属于光电技术领域，具体涉及一种反向可视平行光管。
背景技术
目前，测绘仪器行业存在以下现状：测绘仪器包括光学水准仪，电子经纬仪，全站仪，垂准仪等。这些测绘仪器一般都有光学基准部分和激光指向部分组成，在生产或后期售后维修时都要对两部分分别来校正调试到统一基准上。目前校正方法有两种：1、利用三点一线的校正方法，就是找一处空旷或较长的厂房，在50米和100米处分别设一个带十字刻度的标靶或者用镜子反射已达到较远的距离，提前用一台比较准的水准仪，人眼通过观测仪器的十字目丝把三处的十字标靶调校到统一水平线上。从而达到仪器，50米标靶、100米标靶成三点一线。后期就以这两处标靶为基准线来调校仪器的光学十字基准线和激光指向点，从而达到相应的要求。这种校正方法缺点：占地面积大，批量调试浪费空间多，且精度不高，人眼长时间单眼观测目镜容易疲劳造成读数误差，而且对重复放仪器的高低要求很严格。2、利用光学平行光管校正法：这种方法比较先进，就是利用平行光管可以生成一个无穷远的目标，在目标处设立一个相应刻度值的十字标靶，标靶完全处于物镜的焦平面上，所以只有平行于光管物镜的光才能看到标靶，并显示于靶心。还要提前用一台比较准的水准仪，人眼通过观测仪器的十字目丝把平行光管内的十字标靶和仪器的十字目丝调校到一致，后期就用平行光管的十字标靶为基准线来调校仪器的光学十字基准线和激光指向点，从而到达要求。这种校正方法缺点：人眼长时间单眼观测目镜容易疲劳造成读数误差，而且调试时需要人眼反复观测目镜，因为调试螺丝很精密，每调动一点螺丝就需要人眼通过目镜观测下数值，调试好一台仪器就需要反复几次甚至十几次观测，对生产调试速度影响很大。另外在调校激光指向点时，要用虑光镜挡在人眼和目镜中间防止激光直射眼睛造成眼睛烧伤，危险系数很高。还有每个调试人员的眼视力不同，会造成不同人员调试出的仪器精度误差。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，而提供一种结构设计合理，大大节省了占地空间和面积，调试精度高、速度快，消除人眼疲劳，避免烧伤眼睛和消除人眼视力误差的一种反向可视平行光管。
本发明的目的是这样实现的：包括平行光管11，平行光管11包括激光显示部分，光学显示部分和光学部分，激光显示部分和光学部分在一条水平线上设置，光学显示部分垂直设置在激光显示部分和光学部分之间，平行光管11的中部对称设有两个平行光管整体微调装置13，两个平行光管整体微调装置13的下部设有两个平行光管整体粗调装置14，两个平行光管整体粗调装置14之间设有平行光管整体固定装置15；
所述激光显示部分从前到后依次由第一高清CCD相机1、第一高倍镜头2、第一镜头焦距调节器3、第一镜头位置调节器4，LED可调光源5，激光显示分化板6和光电分化板结合介质7组成；
所述光学显示部分从前到后依次由第二高清CCD相机16，第二高倍镜头17，第二镜头焦距调节器18，第二镜头位置调节器19，光学显示分化板20、光学显示分化板焦距调节装置21，光学显示分化板居中调节装置22，分光棱镜调节装置23、5：5分光棱镜24和均匀光板25组成；
所述光学部分从前到后依次由校准分化板8、双分化板居中调节装置9、双分化板焦距调节装置10、平行光管11和光学物镜12组成。
优选地，所述的第一高清CCD相机1、第一高倍镜头2、第一镜头焦距调节器3、第一镜头位置调节器4，LED可调光源5，激光显示分化板6和光电分化板结合介质7之间通过螺纹连接。
优选地，所述的第二高清CCD相机16，第二高倍镜头17，第二镜头焦距调节器18，第二镜头位置调节器19，光学显示分化板20、光学显示分化板焦距调节装置21，光学显示分化板居中调节装置22，分光棱镜调节装置23、5：5分光棱镜24和均匀光板25之间采用铝件25连接。
优选地，所述的第一高清CCD相机1和第二高清CCD相机16通过导线与电脑显示器27相连。
本发明具有结构简单，设计合理，大大节省占地空间和面积，调试精度高、调试速度快，误差小，避免人眼疲劳和危险，消除人眼视力差，对测绘仪器的精准度和统一度有很大提升的优点。
附图说明
图1为本发明校正框架示意图。
图2为本发明的结构原理示意图。
具体实施方式
为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部件。为使图面简洁，各图中的只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。
如图1、2所示，本发明为一种反向可视平行光管，包括平行光管11，平行光管11包括激光显示部分，光学显示部分和光学部分，激光显示部分和光学部分在一条水平线上设置，光学显示部分垂直设置在激光显示部分和光学部分之间，平行光管11的中部对称设有两个平行光管整体微调装置13，两个平行光管整体微调装置13的下部设有两个平行光管整体粗调装置14，两个平行光管整体粗调装置14之间设有平行光管整体固定装置15；所述激光显示部分从前到后依次由第一高清CCD相机1、第一高倍镜头2、第一镜头焦距调节器3、第一镜头位置调节器4，LED可调光源5，激光显示分化板6和光电分化板结合介质7组成；所述光学显示部分从前到后依次由第二高清CCD相机16，第二高倍镜头17，第二镜头焦距调节器18，第二镜头位置调节器19，光学显示分化板20、光学显示分化板焦距调节装置21，光学显示分化板居中调节装置22，分光棱镜调节装置23、5：5分光棱镜24和均匀光板25组成；所述光学部分从前到后依次由校准分化板8、双分化板居中调节装置9、双分化板焦距调节装置10和光学物镜12组成。所述的第一高清CCD相机1、第一高倍镜头2、第一镜头焦距调节器3、第一镜头位置调节器4，LED可调光源5，激光显示分化板6和光电分化板结合介质7之间通过螺纹连接。所述的第二高清CCD相机16，第二高倍镜头17，第二镜头焦距调节器18，第二镜头位置调节器19，光学显示分化板20、光学显示分化板焦距调节装置21，光学显示分化板居中调节装置22，分光棱镜调节装置23、5：5分光棱镜24和均匀光板25之间采用铝件连接。所述的第一高清CCD相机1和第二高清CCD相机16通过导线与电脑显示器27相连。
本发明的工作原理如下：由于光学显示分化板20、激光显示分化板6和校准分化板8分别都完全处于物镜的焦平面上，故而只有平行于光管物镜的平行光和激光才能显示在物镜的焦平面上，也就是分化板上，并显示于分化板的中心上。它对入射的平行光和激光的高低左右没有影响，但对入射的角度非常灵敏。利用平行光管的这一特性，我们可以分两步来进行对测绘仪器的光学基准和激光指向点来校正，第一步对测绘仪器的光学基准部分来校正，校正原理：用一台标准的水准仪，经纬仪或者全站仪把仪器固定好调平，把仪器的物镜组对准平行光管的物镜并把仪器的物镜组调节成无穷远。本发明重点反向原理如下：我们在测绘仪器目镜处装一个均匀光源，当均匀光通过测绘仪器时，由于十字目丝在测绘仪器物镜组的焦平面上，故而测绘仪器物镜组发出平行光束射入平行光管物镜上，再通过分光棱镜最后分别成像于校正分化板上和光学显示分化板上，再由于校正分化板后面是介质，这一光路在此截止了，另一路成像于光学显示分化板上的像再通过高倍镜头成像于高清CCD相机上，产生模拟信号通过数据线传输到显示屏幕上。这样一来我们就可以通过显示屏幕很直观的就可以看到测绘仪器的十字目丝和光管的基准线的位置差，从而可以一次性的把被校测绘仪器的十字目丝调试到位。省去了人眼的反复观测仪器目镜，大大提升了调试速度，也省去了人眼的视觉差和人眼疲劳观测差，提高了调试精度。
第二步测绘仪器激光指向点校正原理：由于测绘仪器的激光指向点要和光学十字目丝的中心一致，并且都要在测绘仪器物镜组的焦平面上。所以当我们打开测绘仪器激光指向点开关时，被校测绘仪器发出激光束射入平行光管的物镜上，在通过光管的分光棱镜分成两路激光，最后分别成像于校正分化板上和光学显示分化板上，由于光学显示分化板20上镀有650窄波段截止膜，所以这一路激光在此终止。另一路激光会汇聚到校准分化板8的中心上，这时激光的大小会缩小十倍，亮度会增加十倍，由于激光很强，所以我们要把光线减弱，光电分化板结合介质7就起到减弱激光的作用，光电分化板结合介质7是一个厚度约0.01MM半透光膜，可见光透光范围400～780纳米，激光透过光电分化板结合介质7到达光学显示分化板20中心，激光显示分化板6和校准分化板8上是同心同光轴的并刻有十字刻度值，我们在通过高倍镜头采集到显示分化板的图像经过高清CCD相机，最后通过数据线连接在屏幕上。便于我们观察激光指向点的大小和位置，激光点的大小是辨别激光指向点是否在测绘仪器物镜组的焦平面上。激光点的位置是辨别激光指向点是否和被校测绘仪器十字目丝在同一光轴上。这样调试人员就可以通过显示屏幕很直观的看到激光点的位置信息，并且可以一次性就把激光指向点调到相应的位置上，大大提升了调试速度，和调节精度，避免了人眼直接观测激光，造成损伤。
本发明的激光显示部分用于把测绘仪器的激光位置的图像投射到显示屏幕上；光学显示部分，用于把测绘仪器中的光学十字基准和光管中十字分化板的图像投射到显示屏幕上，光学部分，使光管产生无穷远的目标值，材料标配是铝合金，高精度标准是陶瓷。
下面将本发明中各部件的作用介绍如下：
(1)第一高清CCD相机1：用于采集激光点或者激光线在分划板上的位置，便于调试人员做出调试判断；
(2)第一高倍镜头2：分别为第一高清CCD相机1提供清晰的图像；
(3)第一镜头焦距调节器3：用于调试激光显示分化板6在屏幕中显示的清晰度；
(4)第一镜头位置调节器4：用于调节激光显示分化板6在屏幕中显示的居中位置；
(5)LED可调光源5：用于点亮激光显示分化板6，便于调校平行光管的焦距和清晰度，同时用于对射进平行光管的激光进行反射辅助作用，因为激光射进平行光管到分化板上时缩小了10倍强度也增加了10倍，避免CCD相机由于光线太强采集不到图像；
(6)激光显示分化板6：显示提供一个同心同轴的基准值，激光显示分化板6和校准分化板8是同心同轴结合在一体的；
(7)光电分化板结合介质7：介质起到毛玻璃的作用，用于把LED光分散照射到激光显示分化板6上，同时还具备对激光减弱的作用；
(8)校准分化板8：给平行光管提供一个同心同轴于物镜的基准值，确保平行光管光学部分的准直度；
(9)双分化板居中调节装置9：用于把分化板调到光学物镜12的光轴中心；
(10)双分化板焦距调节装置10：用于把分化板严格调到光学物镜12的焦距面上，使分化板图像最清晰的状态；
(11)平行光管11：用于固定光管物镜12、激光显示分化板6、校准分化板8和光学显示分化板20，采用铝合金型材，高精度采用陶瓷材料，因为陶瓷受温度系数变化最小，这样才能给光管物镜12、激光显示分化板6、校准分化板8和光学显示分化板20提供一个稳定的光路环境，不受温度外界光线干扰；
(12)光学物镜12：平行光管11上的重要部件物镜，焦距为F550；
(13)两个平行光管整体微调装置13：用于把平行光管11微调到所需要的角度和位置上；
(14)两个平行光管整体粗调装置14：把平行光管11微调到所需要的角度和位置上；
(15)平行光管整体固定装置15：用于把平行光管11固定到所需要的位置框架上；
(16)第二高清CCD相机16：用于采集测绘仪器的光学十字基准线在光学显示分化板20的位置，便于调试人员可以一次调到位；
(17)第二高倍镜头17：为第二高清CCD相机16提供清晰的稳定的图像；
(18)第二镜头焦距调节器18：用于调试光学显示分化板20在屏幕中显示的清晰度和方向；
(19)第二镜头位置调节器19：用于调节光学显示分化板20在屏幕中显示的居中位置；
(20)光学显示分化板20：光学显示分化板20背面镀有窄波段虑光膜，截止650波段激光通过，并且光学显示分化板20上刻有相应的刻度给光学对准提供一个基准值，同时光学显示分化板20，分光棱镜调节装置23和校准分化板8三个形成一套同焦面，同光轴，同心的双光路***；
(21)光学显示分化板焦距调节装置21：用于把光学显示分化板20严格调到物镜的焦平面上，使分化板图像最清晰的状态；
(22)光学显示分化板居中调节装置22：用于把光学显示分化板调试到光学物镜12的光心上；
(23)分光棱镜调节装置23：用于把双光路调试成90度；
(24)5：5分光棱镜24：用于把激光光路和光学光路分开。
(25)均匀光板25：给光学显示***提供一个均匀的平行光束。便于光学显示分化板20成像清晰和稳定，不受外界光线干扰。
本发明的反向可视平行光管的分化板说明：校准分化板8和激光显示分化板6是两个同心同光轴，不同刻度值的两个分化板组合而成的。一个是校准用的分化板，刻度值较小，实际刻度值是0.05MM每格，在平行光管中表示角度值20角秒左右(经纬仪测得)。一个是激光显示分化板，刻度值较大，实际刻度值是0.1MM每格，在平行光管中表示角度值40角秒左右(经纬仪测得)。光学显示分化板20和校准分化板8的刻度值一致。在光管本身调试中要把这两个分化板调试到同一焦平面上并且同一光轴，这是本发明的重点。还有校准分化板8，校准分化板8在整个***中看似意义不大，但实则在整个***自身调校时它是最重要的，它是整个***精确度的基准，还有在调校出一台精准的测绘仪器时，是需要多个本发明反向可视平行光管组合在一起，对测绘仪器进行多角度多方位校正的。在多个本发明反向可视平行光管组合在一起时，校准分化板8是把多个本发明反向可视平行光管安装到一起的重要依据和基准的。
综上所述，利用反向可视光电一体平行光管后，调试人员就可以在1平方米的空间内，只通过观测一台显示屏幕完成测绘仪器的光路基准调试和激光指向基准调试，大大节省了占地空间和面积，可以为工厂调校工作节省80％以上的占地空间，可批量调试。同时调试速度要比之前提高十倍以上，因为省去了人眼反复十几次观测目镜的时间。省去了人眼观测目镜的视觉差。减少人眼长时间观测目镜造成人眼疲劳，造成读数误差。使调试仪器的一致性得到同一。调试精度比之前提升了2倍。避免了人眼直接观测激光，造成人眼烧伤。
本发明最终目的是在被校测绘仪器的不同水平角度和垂直角度上多安装几个甚至几十个这样***，通过多路录像机采集到一个显示屏幕上，来对测绘仪器进行多角度多方位校正，来再次提升测绘仪器的精度和速度。例如：电子经纬仪在调校时就需要最少4套本发明***来对其校正，由于电子经纬仪有两轴旋转，水平旋转轴和垂直旋转轴。每一个旋转轴上最少需要两个检测点，来检测每个旋转轴的直线度和角度。故而需要在每个旋转轴上的不同角度安装两套本发明***。两个旋转轴就需要4套。有由于不同的测绘仪器有不同的校正角度，还有不同的厂家有不同的工艺和精度要求，这要根据不同厂家的不同要求工艺精度来确定具体一组校正工位用几套本发明反向可视平行光管。在这里不能全部一一说明。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，一体地连接，也可以是可拆卸连接；也可以是两个元件内部的连通；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
Claims (4)
1.一种反向可视平行光管，包括平行光管(11)，平行光管(11)包括激光显示部分，光学显示部分和光学部分，其特征在于：激光显示部分和光学部分在一条水平线上设置，光学显示部分垂直设置在激光显示部分和光学部分之间，平行光管(11)的中部对称设有两个平行光管整体微调装置(13)，两个平行光管整体微调装置(13)的下部设有两个平行光管整体粗调装置(14)，两个平行光管整体粗调装置(14)之间设有平行光管整体固定装置(15)；
所述激光显示部分从前到后依次由第一高清CCD相机(1)、第一高倍镜头(2)、第一镜头焦距调节器(3)、第一镜头位置调节器(4)，LED可调光源(5)，激光显示分化板(6)和光电分化板结合介质(7)组成；
所述光学显示部分从前到后依次由第二高清CCD相机(16)，第二高倍镜头(17)，第二镜头焦距调节器(18)，第二镜头位置调节器(19)，光学显示分化板(20)、光学显示分化板焦距调节装置(21)，光学显示分化板居中调节装置(22)，分光棱镜调节装置(23)、5：5分光棱镜(24)和均匀光板(25)组成；
所述光学部分从前到后依次由校准分化板(8)、双分化板居中调节装置(9)、双分化板焦距调节装置(10)和光学物镜(12)组成。
2.根据权利要求1所述的一种反向可视平行光管，其特征在于：所述的第一高清CCD相机(1)、第一高倍镜头(2)、第一镜头焦距调节器(3)、第一镜头位置调节器(4)，LED可调光源(5)，激光显示分化板(6)和光电分化板结合介质(7)之间通过螺纹连接。
3.根据权利要求1所述的一种反向可视平行光管，其特征在于：所述的第二高清CCD相机(16)，第二高倍镜头(17)，第二镜头焦距调节器(18)，第二镜头位置调节器(19)，光学显示分化板(20)、光学显示分化板焦距调节装置(21)，光学显示分化板居中调节装置(22)，分光棱镜调节装置(23)、5：5分光棱镜(24)和和均匀光板(25)之间采用铝件连接。
4.根据权利要求1所述的一种反向可视平行光管，其特征在于：所述的第一高清CCD相机(1)和第二高清CCD相机(16)通过导线与电脑显示器(26)相连。
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