一种用于光电测距仪分辨力检定的棱镜自动移位系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于测量仪器技术领域，涉及一种光电测距仪分辨力检定装置，特别是利用由步进电机单元2、数字千分表4、单片机系统I组成的闭环控制系统以在检定过程中实现棱镜的自动精确移动。
【背景技术】
[0002]光电测距仪和全站仪(测距部分)是一种被广泛应用于工程测量、控制测量、地球测量、地籍与房产测量、施工放样、工业测量及近海定位等领域的高精度电子测量仪器。作为一种在多种领域频繁使用的长度计量仪器，为保证仪器测量精度需定期(每年)进行检定。
[0003]分辨力是指测距仪测距时能够分辨的最小距离，是评价光电测距仪测距能力的重要参数。国家计量检定规程JJG 703-2003《光电测距仪检定规程》中明确将其列为必检项目，并对检定方法做出了规定将仪器照准反射棱镜标志后重复测距，取10次读数求其平均值为测距值。测距由检验台的零点位置开始，等间隔移动反射棱镜10次，每次移动间隔为 1.lmm，，。
[0004]目前国内的相关计量检定机构均按照规程的要求在相距约30m的位置分别架设待检仪器及导轨，并将棱镜放置于可沿导轨移动的工作台上，通过移动工作台来移动棱镜，工作台的移动主要有以下两种方法:
[0005]1、人工移动:以千分表为基准，将千分表固定在导轨上并使千分表的测杆沿导轨方向与工作台相接触，每次均由人工按照千分表的示值用手推动工作台移动1.1mm。此方法目前被广泛使用，但由人工瞄准千分表进行定位，检定时需要二人配合工作，同时由于瞄准次数较多、工作量大，且测量过程可能会受人为因素影响，导致棱镜移动精度低、检定效率差。
[0006]2、自动移动:以激光干涉仪作为长度基准，利用自动化装置实现棱镜的移动。这种方式目前被国家光电测距仪检测中心、西安理工大学等机构研发和使用，该方式由于采用了高精度的激光干涉仪实时定位技术和自动化控制技术，具有棱镜移动精度高、重复性好、不受人为因素干扰的优点，可有效地提高检定精度和效率。但激光干涉仪价格十分昂贵，维护成本极高，该方式不易于被推广使用。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提供一种精度和自动化程度高、成本低且可溯源的用于光电测距仪分辨力检定的棱镜自动移位系统，以提高光电测距仪的检定效率及精度。
[0008]为了达到以上目的，本实用新型的技术方案是:
[0009]一种用于测距仪分辨力检定的棱镜自动移位系统，包括导轨，导轨一端通过固定座安装有数字千分表和步进电机，步进电机轴与滚动丝杠固定连接，导轨上同时放置有作为滑动工作台的棱镜车，与滚动丝杠配合的螺母固定安装在棱镜车上，棱镜车上同时固定安装有棱镜，所述数字千分表的测杆与导轨平行，测杆触头与棱镜车的端部紧密接触。
[0010]所述的步进电机和数字千分表分别与单片机系统连接。
[0011]所述的单片机系统具有无线通信模块，所述的无线通信模块通过315MHz信号连接至遥控器。
[0012]本实用新型的优点和有益效果:
[0013]与传统方法相比，本实用新型利用步进电机控制棱镜移动、采用数字千分表对移动距离进行测量，可有效避免人工手扶棱镜瞄准千分表时引入的误差；同时数字千分表与激光干涉仪相比，在保证溯源性和精度的同时也能很大程度地降低装置的使用成本和维护成本。
[0014]本实用新型的优势在于检定装置中的棱镜移动精度高、成本低、实用性强、且系统具有可溯源性；将其用于光电测距仪分辨力检定满足国家检定规程的技术要求，可极大地提高光电测距仪分辨力检定效率和精度，减小人为因素对测量过程的影响。
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型的总体构成框图；
[0016]图2是本实用新型的装置结构示意图。
【具体实施方式】
[0017]以下结合实施例及其附图2对本实用新型作更进一步说明。
[0018]如图2所示，用于测距仪分辨力检定的棱镜自动移位系统，包括导轨1，导轨一端通过固定座2安装有数字千分表3和步进电机4，步进电机轴与滚动丝杠5固定连接，导轨上同时放置有作为滑动工作台的棱镜车6，与滚动丝杠配合的螺母7固定安装在棱镜车6上，棱镜车6上同时固定安装有棱镜8，所述数字千分表3的测杆9与导轨I平行，测杆触头10与棱镜车6的端部紧密接触。
[0019]所述的步进电机和数字千分表分别与单片机系统连接。
[0020]所述的单片机系统具有无线通信模块，所述的无线通信模块通过315MHz信号连接至遥控器。
[0021]所述滚动丝杠与螺母装配并可作适当微调，以保证当步进电机丝杠转动时可由螺母带动棱镜车沿导轨方向移动；同时保证数字千分表的测杆触头在棱镜车于有效范围内移动时可以与棱镜车保持接触，而且数字千分表测杆方向与棱镜车运动方向平行，故能精确表示棱镜在导轨方向的移动距离。
[0022]如图1所示，所述的棱镜自动移位系统以单片机系统为控制核心，通过驱动步进电机单元带动丝杆副控制棱镜运动平台(即棱镜车与棱镜)的移动，再由数字千分表将棱镜车的相对位移反馈至单片机系统，由此形成闭环控制及精细调节，实现光电测距仪检定过程中棱镜的自动精确移位。
[0023]所述的单片机系统包括采用C8051R)21处理器的单片机模块和无线通信模块，其中所述的单片机模块具有多个1接口和一个RS232协议接口。
[0024]所述的无线通信模块通过1 口连接至单片机模块，并通过315MHz信号接收遥控器发出的指令。
[0025]所述的步进电机单元包括与步进电机相连以用作传动的丝杠、步进电机、驱动步进电机转动的步进电机驱动器。所述的丝杠为外径12mm导程4mm的滚珠丝杠，有效长度为125mm。所述的步进电机为42BYGH33型。所述的步进电机驱动器与步进电机相配套，工作于2细分工作方式，即步距角为0.9°，步进电机驱动器可接收单片机1接口发出的控制指令从而决定步进电机转动的步数及速度。
[0026]所述的运动平台包括安装着棱镜的滑动工作台及条形导轨，步进电机固定于条形导轨上，滑动工作台可延导轨方向滑动，滑动工作台中固定装配有与步进电机T型丝杠相配套的T型螺母。
[0027]所述的数字千分表为精度可达±5 μπι的可通信数字千分表，测杆长度为25.4mm，可通过RS232接口协议实时向单片机系统发送测量数据，数字千分表每秒可传输约4?8组测量数据。数字千分表固定于条形导轨上，测杆方向与导轨方向平行，且测杆的触头与滑动工作台相连接。
[0028]本实用新型在用于光电测距仪分辨力检定装置时的工作过程如下:
[0029]操作人员通过遥控器向无线通信模块发送“棱镜移动1.1_”的命令，并由无线通信模块转码为1信号。单片机模块通过1 口接收到此指令后计算出丝杠需要相应转动的圈数，换算方法为:由于使用步进电机工作的步距角为0.9°，则丝杠旋转一周所需步进电机的步进数为400步，而因丝杠的导程为4mm，则步进电机每步对应棱镜移动的距离为
0.0lmm,因此棱镜移动1.1mm,步进电机需步进110步。
[0030]考虑到步进电机的失步、过冲等现象，为提高棱镜移动速度，每次棱镜移动均先通过步进电机步进110步，再根据千分表反馈的测量数据由步进电机以步为单位进行精确调整，以确保棱镜移动一次的距离精度达到± 10 μ m，时间控制在Is以内。
[0031]以上实施例仅为本实用新型其中的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1.一种用于光电测距仪分辨力检定的棱镜自动移位系统，其特征在于该系统包括导轨，导轨一端通过固定座安装有数字千分表和步进电机，步进电机轴与滚动丝杠固定连接，导轨上同时放置有作为滑动工作台的棱镜车，与滚动丝杠配合的螺母固定安装在棱镜车上，棱镜车上同时固定安装有棱镜，所述数字千分表的测杆与导轨平行，测杆触头与棱镜车的端部紧???接触。
2.根据权利要求1所述的用于光电测距仪分辨力检定的棱镜自动移位系统，其特征在于所述的数字千分表和步进电机分别与单片机系统连接。
3.根据权利要求2所述的用于光电测距仪分辨力检定的棱镜自动移位系统，其特征在于所述的单片机系统具有无线通信模块，所述的无线通信模块通过315MHz信号连接至遥控器。
【专利摘要】一种用于光电测距仪分辨力检定的棱镜自动移位系统，包括导轨，导轨一端通过固定座安装有数字千分表和步进电机，步进电机轴与滚动丝杠固定连接，导轨上同时放置有作为滑动工作台的棱镜车，与滚动丝杠配合的螺母固定安装在棱镜车上，棱镜车上同时固定安装有棱镜，所述数字千分表的测杆与导轨平行，测杆触头与棱镜车的端部紧密接触。步进电机带动棱镜车移动，进而通过数字千分表将棱镜的位移反馈至单片机系统，由此形成闭环控制及精细调节，实现光电测距仪检定过程中棱镜的自动精确移位。本实用新型的棱镜移动精度高、成本低、实用性强、且系统具有可溯源性，可极大地提高光电测距仪分辨力检定效率，减小人为因素对测量过程的影响。
【IPC分类】G01C25-00
【公开号】CN204612725
【申请号】CN201520146875
【发明人】赵立军, 程增杰, 李文一, 苏国营, 马庆尊, 韩勇, 张晶
【申请人】中国地震局第一监测中心
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年3月16日