一种用于检测激光轴和望远镜视准轴同轴度误差的装置的制作方法

本发明涉及一种用于检测激光轴和望远镜视准轴同轴度误差的装置，具体涉及一种采用二维psd位置传感器检测激光经纬仪、激光水准仪等激光类仪器设备的激光轴和望远镜视准轴同轴度误差的检测装置。

背景技术：

目前，激光经纬仪、激光水准仪、激光准线仪等广泛应用于军事目标测量、大型船舶的制造；中小型水坝坝体位移测量；重型机器的床身校正，机件变形测量；港口、桥梁工程；大型管道、管线的铺设；隧道、井巷工程；高层建筑、大型塔架；飞机机架安装；天顶方向的垂线测量；水准测量等。为保证以上各项工程质量，激光经纬仪类仪器激光轴和望远镜视准轴的同轴度的要求相当高(≤5＂)，即在近距离两米左右的情况下，不能超过0.05mm。

对该技术指标现有的检测方法是先用望远镜瞄准十字线中心后，把激光光点投射到十字分划板上，用眼睛或者测微器，判定两者偏离距离误差。

由于激光光斑亮度呈高斯分布，受到各种因素的影响，经常不呈边缘清晰的圆形甚至带有衍射，加上激光固有的漂移，因此用肉眼判断读取到0.05mm以内，是不可能完成的任务。只能做大致判断，根本无法给出检定数据。

技术实现要素：

本发明其目的就在于提供一种用于检测激光轴和望远镜视准轴同轴度误差的装置，以解决上述背景技术中的问题，该装置能从根本上满足激光经纬仪、激光水准仪、激光准线仪等各种激光轴和望远镜视准轴同轴度误差定量检测的要求，具有检测的准确性高、便捷性强的特点，极大的提高了工作效率。

为实现上述目的而采取的技术方案是，一种用于检测激光轴和望远镜视准轴同轴度误差的装置，包括壳体及扩展反射镜，所述扩展反射镜置于壳体一端的外部，所述壳体的内部一端安装有滤光片，所述壳体的内部另一端安装有十字分划板、照明光源以及二维位置传感器，所述照明光源位于十字分划板和二维位置传感器之间，所述十字分划板的侧部安装有分划板调整螺钉，所述二维位置传感器的侧部安装有传感器调整螺钉，所述二维位置传感器经连接线与计算机连接。

进一步，所述壳体为圆筒状结构，壳体的外圆圆柱度误差不大于0.01mm，壳体的内圆圆柱面上均布有三角形齿纹结构，壳体的内圆圆柱面上还涂刷黑色无光漆层，以吸收杂散光。

进一步，所述十字线分划板采用透明光学玻璃制作，十字线分划板的一个表面中心制作有线宽为0.015mm-0.03mm的不透明十字线，所述十字线分划板的侧面均布有4只分划板调整螺钉，用于调整十字线的中心与壳体的同轴度不大于0.01mm。

进一步，所述二维位置传感器采用带后处理电路板的型号为psd-w203型的二维psd位置传感器，其有效感光尺寸大于21mm×21mm，分辨力2um；所述二维位置传感器的侧面均布有4只传感器调整螺钉，用于调整二维位置传感器的中心与壳体的同轴度不大于0.2mm。

进一步，所述连接线为usb转rs485接口线，计算机通过usb转rs485接口线与二维位置传感器连接。

进一步，所述壳体位于安装有滤光片的一端外部设有至少一块扩展反射镜，所述扩展反射镜为平面反射镜，通过多次反射折转激光光线来延伸检测距离。

进一步，所述照明光源（9）为led光源。

有益效果

与现有技术相比本发明具有以下优点。

本发明的优点是，该装置能从根本上满足激光经纬仪、激光水准仪、激光准线仪等各种激光轴和望远镜视准轴同轴度误差定量检测的要求，具有检测的准确性高、便捷性强的特点，极大的提高了工作效率，对激光类仪器生产、使用、标定、检测有着重大的意义。

附图说明

以下结合附图对本发明进行进一步详述。

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中十字分划板的结构示意图；

图3为本发明中二维位置传感器的结构示意图；

图4为本装置的光学结构分解示意图。

具体实施方案

下面结合实施例及附图对本发明进行进一步描述。

一种用于检测激光轴和望远镜视准轴同轴度误差的装置，包括壳体2及扩展反射镜21，如图1、2所示，所述扩展反射镜21置于壳体2一端的外部，所述壳体2的内部一端安装有滤光片1，所述壳体2的内部另一端安装有十字分划板3、照明光源9以及二维位置传感器6，所述照明光源9位于十字分划板3和二维位置传感器6之间，所述十字分划板3的侧部安装有分划板调整螺钉4，所述二维位置传感器6的侧部安装有传感器调整螺钉5，所述二维位置传感器6经连接线8与计算机7连接。

所述壳体2为圆筒状结构，壳体2的外圆圆柱度误差不大于0.01mm，壳体2的内圆圆柱面上均布有三角形齿纹结构，壳体2的内圆圆柱面上还涂刷黑色无光漆层，以吸收杂散光。

所述十字线分划板3采用透明光学玻璃制作，十字线分划板3的一个表面中心制作有线宽为（0.015-0.03）mm的不透明十字线，所述十字线分划板3的侧面均布有4只分划板调整螺钉4，用于调整十字线的中心与壳体2的同轴度不大于0.01mm。

所述二维位置传感器6采用带后处理电路板的型号为psd-w203型的二维psd位置传感器，其有效感光尺寸大于（21×21）mm，分辨力2um；所述二维位置传感器6的侧面均布有4只传感器调整螺钉5，用于调整二维位置传感器6的中心与壳体2的同轴度不大于0.2mm。

所述连接线8为usb转rs485接口线，计算机7通过usb转rs485接口线与二维位置传感器6连接。

所述壳体2位于安装有滤光片1的一端外部设有至少一块扩展反射镜21，所述扩展反射镜21为平面反射镜，通过多次反射折转激光光线来延伸检测距离。

所述照明光源9为led光源。

本发明具体实施时，在圆筒状结构的壳体2内圆柱壁上涂黑色无光漆层并加工防杂散光的三角形齿纹结构,进光口设置一块防止非激光波长杂散光进入仪器的滤光片1，滤光片1只允许被测量仪器发射的激光波长通过并可随时更换，其半宽度是相应激光峰值波长的20纳米。在壳体2另一端安装玻璃十字分划板3和二维位置传感器6，可分别调整其四周均布的4个分划板调整螺钉4和传感器调整螺钉5，使十字线的中心与壳体2同轴，其不同轴度应不大于0.005mm。同理，调整二维位置传感器6周围的4个传感器调整螺钉5，使二维位置传感器6的中心与壳体2基本同轴（少量不同轴度误差可通过软件置零），从而保证该装置测量准确度。

所述二维位置传感器6的x和y方向应调整至与十字分划板3的十字线方向一致，以便于计算机处理数据。所述二维位置传感器6是电流器件，选择带后处理电路板的型号为psd-w20的二维psd位置传感器，电路板上包括了电流电压转换器，模数变换器件和rs485数字量输出接口，以便通过usb转rs485接口线和计算机进行通讯。

所述psd-w203型的二维psd位置传感器的参数是：

有效光敏面（21×21）mm

分辨率2μm

光谱响应范围（380～1100）nm

响应时间1μs

工作温度（-10～60）℃

21*21mmpsd。

本发明的工作原理是，在使用时，把本装置与被检测激光类仪器22（如激光经纬仪）对置，先通过激光经纬仪的望远镜瞄准该装置中由照明光源9照亮的十字分划板3中心，然后关掉照明光源9，再打开被检设备的激光器，发射激光束。通过滤光片1过滤掉杂散光，激光由二维位置传感器6接收后，经psd板卡上集成的电流电压转换器，模数变换器件和rs485数字量输出接口，将产生的电压值转换成检测结果所需数据，通过连接线8传输到计算机7，经数据处理软件采样分析处理后显示测量结果。

当激光轴和望远镜视准轴完全同轴时，计算机7显示误差为0.00mm，如果不同轴则可准确输出误差值。

接收被测设备激光光束光斑能量重心位置的二维psd位置传感器，对被测光斑大小尺寸，边缘及变形不敏感。具有采样速度快（微秒级）、采样数值稳定、测量分辨率高，可以达到微米级。本装置具有测量精度高，快速方便的特点，因此可用于该类检测，通过采用多次测量的平均值的计算方法，可以克服激光的固有漂移和大气扰动的影响。

为了在室内有限空间内和方便使用该激光同轴度检测仪，需要用如图4所示的多块（可根据室内环境几何尺寸来增减）平面反射镜，通过多次反射折转激光光线来延伸检测距离，最远可达60m以上。