一种重合度测量装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种重合度精确测量的重合度测量装置。它在镜筒上方固定激光器安装座，大功率半导体激光器安装在激光器安装座上；在镜筒的前端、后端分别设置物镜前组、物镜后组；在物镜前组前方固定有激光器折转光管，在激光器折转光管上安装有三棱镜Ⅰ、三棱镜Ⅱ；在物镜后组后方依次设置分光棱镜Ⅰ、分光棱镜Ⅱ和目镜，在分光棱镜Ⅰ上方设置光电转换元件；在分光棱镜Ⅱ下方设置LED或小功率半导体激光器；准直分划板设置在LED或小功率半导体激光器出光口前，目镜分划板设置在目镜前。本实用新型能够实现测量距离至2000m的重合度精确测量，并能消减远距离、野外环境条件下环境光的干扰，实现远距离动态条件下双向角度的自动跟踪与测量。
【专利说明】一种重合度测量装置【技术领域】
[0001]本实用新型涉及几何量测试计量【技术领域】，具体涉及一种重合度测量装置。
【背景技术】
[0002]在进行角度测量时，“重合” 一般是指经纬仪望远镜目镜分划板和被测目标(通常为标杆或灯标)对准，在近距离静态测量时，这是容易实现的。但当目标点相对于测量点运动，或两点都在运动时，经纬仪则很难再瞄准目标。动态、远距离、野外环境条件下的重合度测量，要解决远距离动态对准，防止环境光的干扰，因而是角度测量技术的难题，但又是航天、船舶大型试验时的测量关键。
[0003]目前尚无远距离、动态、野外环境条件下重合度测量的仪器设备，因此，首先需研制关键部件，使其具有远距离、动态重合度测量功能，并能消减野外环境光干扰，在此基础上再增加双向测角与伺服跟踪功能，成为跟踪经纬仪，为跟踪经纬仪的研制奠定基础。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的在于提供一种能够实现测量距离至2000m的重合度精确测量的重合度测量装置。
[0005]实现本实用新型目的的技术方案:一种重合度测量装置，其包括镜筒，在镜筒上方固定激光器安装座，大功率半导体激光器安装在激光器安装座上；在镜筒的前端、后端分别设置物镜前组、物镜后组；在物镜前组前方固定有激光器折转光管，在激光器折转光管上安装有三棱镜1、三棱镜II ;三棱镜I的中心线与大功率半导体激光器的出光口光轴重合，三棱镜II的中心线与镜筒中心线重合；在物镜后组后方依次设置分光棱镜1、分光棱镜II和目镜，分光棱镜1、分光棱镜II和目镜的中心线重合；在分光棱镜I上方设置光电转换兀件；在分光棱镜II下方设置LED·或小功率半导体激光器；准直分划板设置在LED或小功率半导体激光器出光口前，目镜分划板设置在目镜前；
[0006]中距离、远距离测量时，大功率半导体激光器作为光源，大功率半导体激光器发出的出射光经过三棱镜I反射、折转90°，再由三棱镜II射向反光器件；由反光器件反射形成的反射光经物镜前组、物镜后组进入分光棱镜I，其中一部分光束被反射至光电转换元件的光敏面上转变为电信号，另一部分光束透过分光棱镜II至目镜，用于观测者目视观察；
[0007]近距离测量时，LED或小功率半导体激光器作为光源，LED或小功率半导体激光器发出的出射光通过准直分划板，再由分光棱镜II反射、分光棱镜I透射，向物镜前组方向射向反光器件；由反光器件反射形成的反射光经物镜前组、物镜后组进入分光棱镜I，其中一部分光束被反射至光电转换元件的光敏面上转变为电信号，另一部分光束透过分光棱镜II至目镜，用于观测者目视观察。
[0008]如上所述的一种重合度测量装置，其所述的近距离测量为O~15m，反光器件采用平面镜或三棱镜；所述的中距离测量为16~IOOm ;反光器件采用三棱镜；所述的远距离测量为101?2000m ;反光器件采用角锥棱镜。
[0009]如上所述的一种重合度测量装置，其所述的大功率半导体激光器的功率大于50mW，发出的出射光从出光口处出射，光斑直径<5mm，出射光为发散角为0.5?2mrad。
[0010]如上所述的一种重合度测量装置，其所述的准直分划板、光电转换元件与目镜分划板的安装位置共轭，并都处于光路焦面上。
[0011]如上所述的一种重合度测量装置，其所述的光电转换元件为PSD或(XD。
[0012]本实用新型的效果在于:本实用新型所述的重合度测量装置，其满足航天、船舶工业等大型试验中对动态重合度的特殊测量需要，能够实现测量距离至2000m的重合度精确测量，并能消减远距离、野外环境条件下环境光的干扰，所产生的微小角度值信号，可作为驱动信号，与伺服跟踪及测角系统配合，制成跟踪经纬仪，实现远距离动态条件下双向角度的自动跟踪与测量。白天强阳光下，测量距离1000m，本装置可正常工作，能有效地抑制强阳光的干扰；经在IOOOm测量距离进行静态准确度试验，本装置测量值的标准偏差σ =
1.9"，证明本装置的方案可行，测量结果具有较高的准确度。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型所述的一种重合度测量装置结构示意图。
[0014]图中:1_大功率半导体激光器；2_激光器安装座；3_光电转换元件；4_分光棱镜
II;5-目镜分划板；6-目镜；7_准直分划板；8-LED或小功率半导体激光器；9_分光棱镜I ;10-物镜后组；11-三棱镜II ;12-物镜前组；13-三棱镜I ; 14-激光器折转光管；15-镜筒；16_出光口。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图和具体实施例对本实用新型所述的重合度测量装置作进一步描述。
[0016]如图1所示，本实用新型所述的重合度测量装置是一种光管望远系统，其包括镜筒15，在镜筒15上方固定激光器安装座2，大功率半导体激光器I安装在激光器安装座2上；在镜筒15的前端、后端分别设置物镜前组12、物镜后组10。
[0017]在物镜前组12前方固定有激光器折转光管14，在激光器折转光管14上安装有三棱镜I 13、三棱镜II 11 ;三棱镜I 13的中心线与大功率半导体激光器I的出光口光轴重合，三棱镜II 11的中心线与镜筒15中心线重合。在物镜后组10后方依次设置分光棱镜I 9、分光棱镜II 4和目镜6,分光棱镜I 9、分光棱镜II 4和目镜6的中心线重合；在分光棱镜I 9上方设置光电转换兀件3 ;在分光棱镜II 4下方设置LED或小功率半导体激光器8 ;准直分划板7设置在LED或小功率半导体激光器8出光口前，目镜分划板5设置在目镜6前。
[0018]中距离、远距离测量时，大功率半导体激光器I作为光源，大功率半导体激光器I发出的出射光经过三棱镜I 13反射、折转90°，再由三棱镜II 11射向反光器件；由反光器件反射形成的反射光经物镜前组12、物镜后组10进入分光棱镜I 9，其中一部分光束被反射至光电转换元件3的光敏面上转变为电信号，另一部分光束透过分光棱镜II 4至目镜6，用于观测者目视观察。所述的中距离测量为16?IOOm ;反光器件采用三棱镜；所述的远距离测量为101?2000m ;反光器件采用角锥棱镜。[0019]近距离测量时，LED或小功率半导体激光器8作为光源，LED或小功率半导体激光器8发出的出射光通过准直分划板7,再由分光棱镜II 4反射、分光棱镜I 9透射，向物镜前组12方向射向反光器件；由反光器件反射形成的反射光经物镜前组12、物镜后组10进入分光棱镜I 9，其中一部分光束被反射至光电转换元件3的光敏面上转变为电信号，另一部分光束透过分光棱镜II 4至目镜6，用于观测者目视观察。所述的近距离测量为O?15m，反光器件采用平面镜或三棱镜。
[0020]上述的大功率半导体激光器I的功率大于50mW，发出的出射光从出光口 16处出射，光斑直径<5mm,出射光为发散角为0.5?2mrad。准直分划板7、光电转换兀件3与目镜分划板5的安装位置共轭，并都处于光路焦面上。光电转换元件3为PSD或(XD。
[0021]本实用新型所述的重合度测量装置:(1)为满足远距离重合度测量要求，装置使用50mW以上，具有较大功率的半导体激光器作为远距离测量时的光源，将激光器安装于镜筒上方，解决了激光器功率大，需要良好散热，体积大，无法安装于光路系统内部的问题；
(2)激光器折转光管的使用，使激光器发出的光束由镜筒上方平移至物镜前，并始终保持出射光束与主光轴的重合，解决了激光器出射光与主光轴之间存在高度差的问题；(3)装置除了具有远距离测量功能外，还可进行近距离自准直测量，扩展了装置的应用范围；(4)操作者可通过目镜观测目标，方便了人员测量与调试。
【权利要求】
1.一种重合度测量装置，其特征在于:该装置包括镜筒(15)，在镜筒(15)上方固定激光器安装座(2)，大功率半导体激光器(I)安装在激光器安装座(2)上；在镜筒(15)的前端、后端分别设置物镜前组(12)、物镜后组(10)； 在物镜前组(12)前方固定有激光器折转光管(14)，在激光器折转光管(14)上安装有三棱镜I (13)、三棱镜II (11);三棱镜I (13)的中心线与大功率半导体激光器(I)的出光口光轴重合，三棱镜II (11)的中心线与镜筒(15)中心线重合； 在物镜后组(10)后方依次设置分光棱镜I (9)、分光棱镜II (4)和目镜(6),分光棱镜I(9)、分光棱镜II (4)和目镜(6)的中心线重合；在分光棱镜I (9)上方设置光电转换兀件(3);在分光棱镜II (4)下方设置LED或小功率半导体激光器(8);准直分划板(7)设置在LED或小功率半导体激光器(8)出光口前，目镜分划板(5)设置在目镜(6)前。
2.根据权利要求1所述的一种重合度测量装置，其特征在于:中距离、远距离测量时，大功率半导体激光器(I)作为光源，大功率半导体激光器(I)发出的出射光经过三棱镜I(13)反射、折转90°，再由三棱镜II (11)射向反光器件；由反光器件反射形成的反射光经物镜前组(12)、物镜后组(10)进入分光棱镜I (9)，其中一部分光束被反射至光电转换元件(3)的光敏面上转变为电信号，另一部分光束透过分光棱镜II (4)至目镜(6)，用于观测者目视观察。
3.根据权利要求2所述的一种重合度测量装置，其特征在于:所述的中距离测量为16?IOOm ;反光器件采用三棱镜；所述的远距离测量为101?2000m ;反光器件采用角锥棱镜。
4.根据权利要求1所述的一种重合度测量装置，其特征在于:近距离测量时，LED或小功率半导体激光器(8)作为光源，LED或小功率半导体激光器(8)发出的出射光通过准直分划板(7),再由分光棱镜II (4)反射、分光棱镜I (9)透射，向物镜前组(12)方向射向反光器件；由反光器件反射形成的反射光经物镜前组(12)、物镜后组(10)进入分光棱镜I (9)，其中一部分光束被反射至光电转换元件(3)的光敏面上转变为电信号，另一部分光束透过分光棱镜II (4 )至目镜(6 )，用于观测者目视观察。
5.根据权利要求4所述的一种重合度测量装置，其特征在于:所述的近距离测量为O?15m,反光器件米用平面镜或三棱镜。
6.根据权利要求1或2或4所述的一种重合度测量装置，其特征在于:所述的大功率半导体激光器(I)的功率大于50mW，发出的出射光从出光口( 16)处出射，光斑直径〈5_，出射光为发散角为0.5?2mrad，所述的小功率半导体激光器的功率小于30mW。
7.根据权利要求1或2或4所述的一种重合度测量装置，其特征在于:所述的准直分划板(7)、光电转换元件(3)与目镜分划板(5)的安装位置共轭，并都处于光路焦面上。
8.根据权利要求1或2或4所述的一种重合度测量装置，其特征在于:所述的光电转换元件(3)为PSD或CCD。
【文档编号】G01C1/02GK203464927SQ201320558034
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年9月9日 优先权日:2013年9月9日
【发明者】商秋芳, 周玉堂, 王震, 张俊杰, 李永刚, 张忠武 申请人:北京航天计量测试技术研究所, 中国运载火箭技术研究院