一种便携式经纬仪检测装置的制作方法

1.本实用新型属于光学校准技术领域，具体涉及一种便携式经纬仪检测装置。


背景技术：

2.目前，经纬仪检测装置主要有多目标式经纬仪检测装置和多齿分度台式经纬仪检测装置2种，都存在以下缺点：(1)需固定使用，不便于移动与携带；(2)检测过程均需靠人眼对准被测经纬仪分划板与标准光管分划板，引入人眼瞄准误差较大，检测效率低下，精度低。
3.当前，亟需发展一种便携式经纬仪检测装置。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种便携式经纬仪检测装置。
5.本实用新型的便携式经纬仪检测装置，其特点是，所述的便携式经纬仪检测装置包括位于下方的重型三脚架，固定在重型三脚架上方的中心轴线位置的中轴，中轴的顶端固定有调平平台，光管组合箱的底板安装在调平平台上；
6.重型三脚架具有上下二段，高度通过上段的升降进行调整；重型三脚架的张角变化范围为0
°
～30
°
；重型三脚架底部设置有用于固定的脚钉；
7.中轴的调平平台上设置有3个均匀分布的调平旋钮，用于调整调平平台的水平度；中轴设置有齿轮齿条升降结构，通过齿轮齿条升降结构调节高度；设置有独立的锁紧旋钮，通过锁紧旋钮锁紧中轴，固定中轴高度；
8.光管组合箱的箱体内从上到下竖直排列的上平行光管、主平行光管和下平行光管，上平行光管和下平行光管的中心轴线相对于主平行光管的中心轴线上下对称，箱体内还安装有用于光管组合箱供电的充电锂电池组；箱体下部安装有操作面板；箱体底部为底板，底板的上表面设置有相互垂直的两个水泡，每个水泡的两端分别设置有一个水平泡调整螺钉；
9.上平行光管安装在光管组合箱设置的上平行光管调整座上，上平行光管调整座设置有位于竖直方向的上平行光管俯仰调整旋钮和位于水平方向的上平行光管偏航调整旋钮；上平行光管的管体上安装有调节上平行光管聚焦位置的上平行光管调焦拨杆；上平行光管设置有用于外接电源的上平行光管电源插头；
10.主平行光管安装在光管组合箱设置的主平行光管调整座上，主平行光管调整座设置有位于竖直方向的主平行光管俯仰调整旋钮和位于水平方向的主平行光管偏航调整旋钮；主平行光管的管体上安装有调节主平行光管聚焦位置的主平行光管调焦拨杆；主平行光管设置有用于外接电源的主上平行光管电源插头；
11.下平行光管安装在光管组合箱设置的下平行光管调整座上，下平行光管调整座设置有位于竖直方向的下平行光管俯仰调整旋钮和位于水平方向的下平行光管偏航调整旋钮；下平行光管的管体上安装有调节下平行光管聚焦位置的下平行光管调焦拨杆；下平行
光管设置有用于外接电源的下平行光管电源插头；
12.操作面板上设置有主电源开关、主电源指示灯和充电接口插座，主电源开关为充电锂电池组的供电开关，主电源指示灯为充电锂电池组的供电指示灯，充电接口插座为充电锂电池组外接电源进行充电；设置有上平行光管光源开启指示灯、上平行光管光源开关及光强调整旋钮；设置有主平行光管光源开启指示灯、主平行光管光源开关及光强调整旋钮；设置有下平行光管光源开启指示灯、下平行光管光源开关及光强调整旋钮。
13.进一步地，所述的上平行光管、主平行光管和下平行光管均为电子内调焦平行光管，所述的电子内调焦平行光管包括镜筒，在镜筒内沿光轴方向、从前至后顺序排列的光电传感器、分光镜、浮动物镜和主物镜；包括光源管，光源管位于分光镜位置、垂直于镜筒，在光源管内沿竖直方向、从上至下顺序排列光源和分划板；还包括上位计算机；
14.主物镜和浮动物镜构成物镜组件，浮动物镜通过安装在镜筒内的调焦机构实现沿光轴的前后移动；浮动物镜在电子内调焦平行光管沿光轴直线移动时，分别实现无穷远成像的自准直功能、正向非无穷远的电子望远镜功能和负向非无穷远的目标模拟功能；
15.光源和分划板构成光源分划板组件，光源采用led光源，led光源通过光电传感器模块进行驱动控制；分划板采用暗视场亮十字型分划刻线；
16.分光镜构成分光镜组件的主体，与光轴呈45
°
夹角，具有对光源出射光的导向和成像光束的导向作用，并实现1:1分离；
17.光电传感器和光电传感器模块构成光电传感器组件，光电传感器捕获分划板的十字分划图像，光电传感器光敏面安装在分划共轭面上；光电传感器模块对十字分划图像进行预处理后通过usb接口将数据传递至上位计算机的测量软件使用；
18.光电传感器与主物镜之间的距离为焦距f，平面反射镜偏转，具有待测的平面发射角度，光电传感器接收到的十字分划图像具有位移量δs，精确测量位移量δs，并根据δs＝f
·
tg
2α
计算出平面反射镜的偏转角度α，完成自准直角度测量。
19.进一步地，所述的分光镜为分光棱镜。
20.进一步地，所述的浮动物镜的前后移动行程大于等于40mm。
21.进一步地，所述的调焦机构为线性旋转调节机构，位于镜筒前端，镜筒上开有细长槽，细长槽刻有1m、2m、3m、
……
、∞刻度，通过移动线性旋转调节机构伸出细长槽的旋钮，实现浮动物镜位置调节，通过旋紧旋钮实现浮动物镜定位。
22.进一步地，所述的led光源为绿光，中心波长550nm，功率大于3w。
23.进一步地，所述的光电传感器模块具有基于dc-dc转换的高频率pwm恒流驱动控制技术。
24.进一步地，所述的光电传感器为大靶面高分辨率图像传感器。
25.进一步地，所述的分划板的十字型分划刻线的刻线宽度为0.025mm。
26.进一步地，所述的上位计算机的测量软件显示实时视频电子目镜，代替传统光学目镜。
27.本实用新型的便携式经纬仪检测装置中的充电锂电池组，是大容量可更换可充电锂电池组，满电量情况下，室温环境可完成一天不间断测量的供电需求，充电同时可开机工作。光管组合箱中的操作面板主要完成电池充电、设备开机、各个平行光管的光源开关和光强调整功能。
28.本实用新型的便携式经纬仪检测装置中的电子内调焦平行光管增加了浮动物镜的移动功能，可以在不移动分划板的情况下模拟多个距离的目标，用于调焦误差的检测；光源分划板组件及分光镜组件，能够实现光管的自准直功能；光电传感器组件能够将分划板的实时成像情况进行图像采集并传递给上位计算机的测量软件进行图像处理。
29.本实用新型的便携式经纬仪检测装置结构简单、可靠、体积小巧，检测过程科学，测试结果可靠，测量精度高。
附图说明
30.图1为本实用新型的便携式经纬仪检测装置的结构示意图；
31.图2为本实用新型的便携式经纬仪检测装置中的调平平台示意图；
32.图3为本实用新型的便携式经纬仪检测装置中的光管组合箱的结构示意图(主视图)；
33.图4为本实用新型的便携式经纬仪检测装置中的光管组合箱的结构示意图(侧视图)；
34.图5为本实用新型的便携式经纬仪检测装置中的光管组合箱的操作面板示意图；
35.图6为本实用新型的便携式经纬仪检测装置中的光管组合箱的电子内调焦平行光管的原理图；
36.图7为本实用新型的便携式经纬仪检测装置中的光管组合箱的电子内调焦平行光管调焦机构示意图；
37.图8为本实用新型的便携式经纬仪检测装置用于检测待测经纬仪的现场安装图。
38.图中，p1.光管组合箱；p2.中轴；p3.重型三脚架；p4.待测经纬仪；
39.1.下平行光管调整座；2.下平行光管；3.主平行光管调焦拨杆；4.主平行光管；5.主平行光管调整座；6.上平行光管7.上平行光管调整座；8.上平行光管电源插头；9.上平行光管俯仰调整旋钮；10.上平行光管偏航调整旋钮；11.主平行光管俯仰调整旋钮；12.主平行光管偏航调整旋钮；13.下平行光管偏航调整旋钮；14.下平行光管俯仰调整旋钮；15.下平行光管电源插头；16.操作面板；17.底板；18.水泡；19.水平泡调整螺钉；
40.401.镜筒；402.光电传感器；403.分光镜；404.浮动物镜；405.主物镜；406.光源管；407.光源；408.分划板；409.平面反射镜；410.旋钮。
41.1601.主电源开关；1602.主电源指示灯；1603.充电接口插座；1604.上平行光管光源开启指示灯；1605.上平行光管光源开关及光强调整旋钮；1606.主平行光管光源开启指示灯；1607.主平行光管光源开关及光强调整旋钮；1608.下平行光管光源开启指示灯；1609.下平行光管光源开关及光强调整旋钮；
42.201.调平平台；202.调平旋钮；203.锁紧旋钮。
具体实施方式
43.下面结合附图和实施例详细说明本实用新型。
44.如图1所示，本实用新型的便携式经纬仪检测装置包括位于下方的重型三脚架p3，固定在重型三脚架p3上方的中心轴线位置的中轴p2，中轴p2的顶端固定有调平平台201，光管组合箱p1的底板17安装在调平平台201上；
45.重型三脚架p3具有上下二段，高度通过上段的升降进行调整；重型三脚架p3的张角变化范围为0
°
～30
°
；重型三脚架p3底部设置有用于固定的脚钉；
46.如图2所示，中轴p2的调平平台201上设置有3个均匀分布的调平旋钮202，用于调整调平平台201的水平度；中轴p2设置有齿轮齿条升降结构，通过齿轮齿条升降结构调节高度；设置有独立的锁紧旋钮203，通过锁紧旋钮203锁紧中轴p2，固定中轴p2高度；
47.如图3、图4所示，光管组合箱p1的箱体内从上到下竖直排列的上平行光管6、主平行光管4和下平行光管2，上平行光管6和下平行光管2的中心轴线相对于主平行光管的中心轴线上下对称，箱体内还安装有用于光管组合箱p1供电的充电锂电池组；箱体下部安装有操作面板16；箱体底部为底板17，底板17的上表面设置有相互垂直的两个水泡18，每个水泡18的两端分别设置有一个水平泡调整螺钉19；
48.上平行光管6安装在光管组合箱p1设置的上平行光管调整座7上，上平行光管调整座7设置有位于竖直方向的上平行光管俯仰调整旋钮9和位于水平方向的上平行光管偏航调整旋钮10；上平行光管6的管体上安装有调节上平行光管6聚焦位置的上平行光管调焦拨杆；上平行光管6设置有用于外接电源的上平行光管电源插头8；
49.主平行光管4安装在光管组合箱p1设置的主平行光管调整座5上，主平行光管调整座5设置有位于竖直方向的主平行光管俯仰调整旋钮11和位于水平方向的主平行光管偏航调整旋钮12；主平行光管4的管体上安装有调节主平行光管4聚焦位置的主平行光管调焦拨杆3；主平行光管4设置有用于外接电源的主上平行光管电源插头；
50.下平行光管2安装在光管组合箱p1设置的下平行光管调整座1上，下平行光管调整座1设置有位于竖直方向的下平行光管俯仰调整旋钮14和位于水平方向的下平行光管偏航调整旋钮13；下平行光管2的管体上安装有调节下平行光管2聚焦位置的下平行光管调焦拨杆；下平行光管2设置有用于外接电源的下平行光管电源插头15；
51.如图5所示，操作面板16上设置有主电源开关1601、主电源指示灯1602和充电接口插座1603，主电源开关1601为充电锂电池组的供电开关，主电源指示灯1602为充电锂电池组的供电指示灯，充电接口插座1603为充电锂电池组外接电源进行充电；设置有上平行光管光源开启指示灯1604、上平行光管光源开关及光强调整旋钮1605；设置有主平行光管光源开启指示灯1606、主平行光管光源开关及光强调整旋钮1607；设置有下平行光管光源开启指示灯1608、下平行光管光源开关及光强调整旋钮1609。
52.进一步地，所述的上平行光管6、主平行光管4和下平行光管2均为电子内调焦平行光管，如图6所示，所述的电子内调焦平行光管包括镜筒401，在镜筒401内沿光轴方向、从前至后顺序排列的光电传感器402、分光镜403、浮动物镜404和主物镜405；包括光源管406，光源管406位于分光镜403位置、垂直于镜筒401，在光源管406内沿竖直方向、从上至下顺序排列光源407和分划板408；还包括上位计算机；
53.主物镜405和浮动物镜404构成物镜组件，浮动物镜404通过安装在镜筒401内的调焦机构实现沿光轴的前后移动；浮动物镜404在电子内调焦平行光管沿光轴直线移动时，分别实现无穷远成像的自准直功能、正向非无穷远的电子望远镜功能和负向非无穷远的目标模拟功能；
54.光源407和分划板408构成光源分划板组件，光源407采用led光源，led光源通过光电传感器模块进行驱动控制；分划板408采用暗视场亮十字型分划刻线；
55.分光镜403构成分光镜组件的主体，与光轴呈45
°
夹角，具有对光源407出射光的导向和成像光束的导向作用，并实现1:1分离；
56.光电传感器402和光电传感器模块构成光电传感器组件，光电传感器402捕获分划板408的十字分划图像，光电传感器402光敏面安装在分划共轭面上；光电传感器模块对十字分划图像进行预处理后通过usb接口将数据传递至上位计算机的测量软件使用；
57.光电传感器402与主物镜405之间的距离为焦距f，平面反射镜409偏转，具有待测的平面发射角度，光电传感器402接收到的十字分划图像具有位移量δs，精确测量位移量δs，并根据δs＝f
·
tg
2α
计算出平面反射镜409的偏转角度α，完成自准直角度测量。
58.进一步地，所述的分光镜403为分光棱镜。
59.进一步地，所述的浮动物镜404的前后移动行程大于等于40mm。
60.进一步地，如图7所示，所述的调焦机构为线性旋转调节机构，位于镜筒401前端，镜筒401上开有细长槽，细长槽刻有1m、2m、3m、
……
、∞刻度，通过移动线性旋转调节机构伸出细长槽的旋钮410，实现浮动物镜404位置调节，通过旋紧旋钮410实现浮动物镜404定位。
61.进一步地，所述的led光源为绿光，中心波长550nm，功率大于3w。
62.进一步地，所述的光电传感器模块具有基于dc-dc转换的高频率pwm恒流驱动控制技术。
63.进一步地，所述的光电传感器402为大靶面高分辨率图像传感器。
64.进一步地，所述的分划板408的十字型分划刻线的刻线宽度为0.025mm。
65.进一步地，所述的上位计算机的测量软件显示实时视频电子目镜，代替传统光学目镜。
66.实施例1
67.如图8所示，本实施例的便携式经纬仪检测装置用于检测待测经纬仪p4，具体的步骤如下：
68.s1.测量准备
69.s11.如图8所示，将光管组合箱p1的主平行光管4的光轴与待测经纬仪p4的轴线调至等高，且两者均处于水平状态；
70.s12.依次打开操作面板16上的主电源开关1601和三个平行光管的电源开关，此时四个指示灯均应点亮；
71.s2.照准差检测
72.将主平行光管4的主平行光管调焦拨杆3拨至最前端(∞位置)，通过待测经纬仪p4的正、倒镜观测主平行光管4，得到正、倒镜水平角度值h
正
和h
倒
，则照准差c的公式如下：
73.c＝((h
正-h
倒
)-180)/2
74.s3.横、竖轴垂直度检测
75.通过待测经纬仪p4分别瞄准上平行光管6、下平行光管2，得到上、下点的指标差c
上
和c
下
，则：
76.横、竖轴垂直度偏差＝c
上-c
下
77.s4.望远镜调焦误差检测
78.通过待测经纬仪p4瞄准主平行光管4的近点，即将主平行光管调焦拨杆3调至最后端(2m位置)；通过待测经纬仪p4瞄准主平行光管4的远点的分划像(∞位置)，得到近点、远
点的指标差c
近
和c
远
，则：
79.望远镜调焦误差＝c
近-c
远
80.尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域。对于熟悉本领域的人员而言，在不脱离本实用新型原理的前提下，可容易地实现另外的改进和润饰，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。