一种激光跟踪仪跟踪反射镜与横轴夹角检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种激光跟踪仪跟踪反射镜与横轴之间夹角的检测方法，适用于激光跟踪仪跟踪反射镜的安装调整与误差修正。
【背景技术】
[0002]目前国内激光跟踪仪的制造还存在空白，缺乏对于跟踪仪几何结构误差检测及调整的方法，目前尚无相关技术专利和文献报道。
[0003]激光跟踪仪的跟踪反射镜用于将激光光束指向被测目标。理想情况下横轴应与跟踪反射镜的镜面共面。由于机械结构存在加工和装调误差，导致跟踪反射镜与横轴不共面，两者之间存在一定的夹角，该误差使跟踪仪光束偏离理想位置，从而产生测量误差。因此需要采用高精度的检测手段，检测出该夹角值，以利于对跟踪反射镜的调整及误差修正。
[0004]本发明基于上述技术背景提出一种激光跟踪仪跟踪反射镜与横轴夹角的检测方法，用于激光跟踪仪跟踪反射镜与横轴倾斜误差的检测与调整，对于提高激光跟踪仪的测量精度具有重要作用。
【发明内容】
[0005]本发明采用高精度可调定位夹具将端面反射镜固定于跟踪仪横轴一端且与横轴垂直，利用自准直仪记录其位置。控制跟踪仪横轴绕竖轴旋转90度后，利用自准直仪记录跟踪反射镜位置。利用端面反射镜与跟踪反射镜的位置差推算出跟踪仪跟踪反射镜与横轴夹角。
[0006]与现有技术相比，本发明可以高精度检测激光跟踪仪跟踪反射镜与横轴间的夹角误差，提尚激光跟踪仪跟踪反射镜的装调精度，该方法具有测量精度尚、可靠性好的特点。
【附图说明】
[0007]为了更清楚、准确地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或者现有技术描述中所需要使用的附图做简单地介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0008]图1为检测装置结构示意图
[0009]其中，1:可调端面反射镜；2、4:自准直仪；3:多面棱体；5:跟踪头；6:跟踪仪横轴；7:跟踪反射镜。
[0010]图2A-图2B为端面反射镜调节装置图
[0011]其中，11、12、13:跟踪仪端面固定螺钉；14、15:正向位置调节螺钉(调节方向垂直纸面向里，即靠近5) ;16、17:反向位置调节螺钉(调节方向垂直纸面向外，即远离5) ;18:端面反射镜；19:端面反射镜筒。
【具体实施方式】
[0012]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案件进行准确、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，并不是全部的实施例。基于此，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
[0013]本发明中所用的装置如图1所示，该装置用于检测激光跟踪仪跟踪头5上的横轴6和跟踪反射镜7之间的夹角。其组成部分包括高精度可调节端面反射镜1、自准直仪2、多面棱体3和自准直仪4。其中，I固定在6的一端，利用2来检测其位置。3固定在5上，利用4来检测其位置。【具体实施方式】如下:
[0014]1、如图2所示，拧紧跟踪仪端面固定螺钉11、12、13，从而将I固定于6上。I的中心位置处装有端面反射镜18，2所检测的即为18相对于2的具体方位。I上有正向位置调节螺钉14、15和反向位置调节螺钉16、17。分别拧紧14、15，则I分别在水平和俯仰方位向靠近5的方向倾斜；分别拧紧16、17，则I分别在水平和俯仰方位向远离5的方向倾斜。
[0015]2、用2检测I的位置，调节I垂直于6。具体操作为:保持5水平方位不变，3固定在5上，则4的读数基本不变。转动俯仰角，在俯仰角为V1，V2，…，Vn(等间隔均分360° )时，记录各个位置2的读数，分别记为(xl，x2，…，xn)，(yl，y2，…，yn)(ie [i，n])。调节I的位置，直到2的读数xmax-xmin < 3 "，记录此时2的二维读数，分别记作X，Y (向量)。由于实验装置的安装偏差、调节精度及实验人员操作误差等原因，I不能严格垂直于6，即存在测量误差。故针对2的二维读数X，Y分别进行数据拟合，用拟合结果代替测量值X，Y。
[0016]以2的水平读数X为例，建立数学模型，数据拟合曲线为.-X = AxSin (ν+Φχ)+Bx
[0017]其中，Ax为I实际位置与理想位置的水平夹角，Bx为2的视准轴与6在水平方位的夹角，即I垂直横轴时2的理想水平读数。利用最小二乘拟合可计算出Bs值。同理根据Yi^ I2,…，yn也可拟合得到By值。
[0018]3、利用4做检测，以3为参照，控制跟踪头水平转动90°。即调节5的位置，使得3旋转90°前后2的水平读数相同。调节7的俯仰位置，使其Y分量为By，即使7此时的俯仰位置与步骤I中I的俯仰状态基本一致。记录此时2的二维读数，记作X' ,Y'。
[0019]根据实验数据，激光跟踪仪跟踪镜倾斜误差为:c = V -Bx
[0020]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或者使用本发明，对这些实施例的多种修改对本领域的专利技术人员来说将是显而易见的。本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或者范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合本文所公开的原理和新颖性特点相一致的最宽的范围。
【主权项】
1.一种激光跟踪仪跟踪反射镜与横轴夹角检测方法，包括， 高精度可调节端面反射镜1、自准直仪2、多面棱体3和自准直仪4 ;其中，I固定在6的一端，利用2来检测其位置。3固定在5上，利用4来检测其位置， (1)I的中心位置处装有端面反射镜18，2所检测的即为18相对于2的具体方位；1上有正向位置调节螺钉14、15和反向位置调节螺钉16、17，分别拧紧14、15，则I分别在水平和俯仰方位向靠近5的方向倾斜；分别拧紧16、17，则I分别在水平和俯仰方位向远离5的方向倾斜； (2)用2检测I的位置，调节I垂直于6;具体操作为:保持5水平方位不变，3固定在5上，则4的读数基本不变，转动俯仰角，在俯仰角为H…，Vn(等间隔均分360° )时，记录各个位置2的读数，分别记为(X1, X2，…，Xn)，…，yn) (i e [I，η])。调节I的位置，直到2的读数χ_-χ_< 3 "，记录此时2的二维读数，分别记作X，Y (向量)； 以2的水平读数X为例，建立数学模型，数据拟合曲线为:x = AxSin (ν+Φχ)+Bx 其中，AxS I实际位置与理想位置的水平夹角，Bx为2的视准轴与6在水平方位的夹角，即I垂直横轴时2的理想水平读数，利用最小二乘拟合可计算出8:(值；同理根据y i，y2，…，yn也可拟合得到By值； (3)利用4做检测，以3为参照，控制跟踪头水平转动90°，即调节5的位置，使得3旋转90°前后2的水平读数相同；调节7的俯仰位置，使其Y分量为By，即使7此时的俯仰位置与步骤I中I的俯仰状态基本一致；记录此时2的二维读数，记作X' ,Y'; 根据实验数据，激光跟踪仪跟踪镜倾斜误差为= V -Bx02.根据权利要求1的实验数据，激光跟踪仪跟踪镜倾斜误差为'Z= V -Bx0
【专利摘要】本发明公开了一种激光跟踪仪跟踪反射镜与横轴夹角检测方法，涉及一种激光跟踪仪跟踪反射镜与横轴之间夹角的检测方法，适用于激光跟踪仪跟踪反射镜的安装调整与误差修正。本发明在设计高精度可调端面反射镜、建立相应的检测数学模型、以及利用自准直仪和多面棱体提供高精度的标准角的过程中将起到重要的作用。
【IPC分类】G01B11/26
【公开号】CN105203050
【申请号】CN201510640648
【发明人】陈万荣, 陈修祥, 周维虎, 孙华平
【申请人】扬中中科维康智能科技有限公司
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年10月8日