專(zhuān)利名稱(chēng)：一種水平測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測(cè) 量技術(shù)領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種利用自準(zhǔn)直系統(tǒng)測(cè)量水平的水平測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
水平調(diào)整在工程實(shí)踐當(dāng)中是經(jīng)常碰到的工程步驟，尤其在精密的工程實(shí)踐中。不同工程實(shí)踐中需要調(diào)整的精度不一樣，通常情況下采用水平儀器，包括氣泡水平儀器，電子水平儀器，電感水平儀，這類(lèi)水平儀器的一個(gè)共同的特點(diǎn)就是只能放在被測(cè)物體之上，當(dāng)被測(cè)物體是以下表面為基準(zhǔn)時(shí)，并且測(cè)量下表面的空間比較狹小的時(shí)候，以上提到的水平儀器就無(wú)法直接使用。還可以利用自準(zhǔn)直平行光管，用光學(xué)自準(zhǔn)直的原理也可實(shí)現(xiàn)水平的測(cè)量，但用這種方法進(jìn)行光路調(diào)整耗費(fèi)時(shí)間，調(diào)整比較麻煩，影響工作效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種方便使用的水平測(cè)量裝置與方法。一種水平測(cè)量裝置，包括一被測(cè)平面；—光學(xué)自準(zhǔn)直系統(tǒng)，產(chǎn)生自準(zhǔn)直參考光線及測(cè)量光線；以及一多次反射系統(tǒng)，將所述測(cè)量光線進(jìn)行多次穩(wěn)定次數(shù)的反射；所述自準(zhǔn)直系統(tǒng)用于將光源產(chǎn)生的光線分成參考光線及測(cè)量光線，所述測(cè)量光線經(jīng)所述多次反射系統(tǒng)放大，與所述參考光線比較。較佳地，所述被測(cè)平面上設(shè)置有反射鏡。其中，所述自準(zhǔn)直系統(tǒng)沿光軸方向依次包括光源系統(tǒng)，分束棱鏡系統(tǒng)，以及成像系統(tǒng)；光源系統(tǒng)發(fā)出平行光束經(jīng)分束棱鏡系統(tǒng)形成所述參考光線和測(cè)量光線；所述參考光線經(jīng)成像系統(tǒng)成像；所述測(cè)量光線經(jīng)所述被測(cè)平面反射，經(jīng)所述多次反射系統(tǒng)放大，再經(jīng)成像系統(tǒng)成像。其中，所述光源系統(tǒng)包括光源，第一分化板，第一透鏡組；所述成像系統(tǒng)包括第二透鏡組，第二分化板以及目鏡。其中，所述目鏡為一 CXD圖像傳感器成像系統(tǒng)。其中，所述多次反射系統(tǒng)由兩個(gè)反射鏡成一夾角組成，通過(guò)調(diào)整兩反射鏡的夾角來(lái)調(diào)整光線反射的次數(shù)，達(dá)到調(diào)整系統(tǒng)測(cè)量精度的目的。較佳地，該裝置還包括一系統(tǒng)支架及調(diào)整機(jī)構(gòu)。其中，所述水平測(cè)量裝置可多個(gè)同時(shí)使用。本發(fā)明的水平測(cè)量裝置適合測(cè)量被測(cè)物體下表面的傾斜角度，可用于空間比較狹小時(shí)，還適用于測(cè)量空間水平放置的兩平面間的平行度。同時(shí)可以在不改變其他光路的情況下，改變多次反射系統(tǒng)的反射次數(shù)來(lái)提高系統(tǒng)的測(cè)量精度。并且容易放置安裝，測(cè)量精度聞。


關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與精神可以通過(guò)以下的發(fā)明詳述及所附圖式得到進(jìn)一步的了解。圖1所示為本發(fā)明水平測(cè)量裝置測(cè)量原理結(jié)構(gòu)圖；圖2所示為本發(fā)明水平測(cè)量裝置測(cè)量原理光路圖；圖3所示為本發(fā)明的水平測(cè)量裝置測(cè)量光路光路圖；圖4所示為本發(fā)明的水平測(cè)量裝置測(cè)量光路等效圖；圖5所示為本發(fā)明的水平測(cè)量裝置參考像和測(cè)量像偏離示意圖；圖6所示為本發(fā)明的水平測(cè)量裝置另一實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施例。參見(jiàn)圖1和圖2。圖1和2所示為本發(fā)明水平測(cè)量裝置測(cè)量原理結(jié)構(gòu)圖及光路圖。 光源7發(fā)出的光線照射刻有十字分劃線的第一分化板6，第一分化板6上的十字分劃線經(jīng)過(guò)第一透鏡組5，形成平行光，成像于無(wú)窮遠(yuǎn)處。平行光經(jīng)過(guò)分束棱鏡3，分成兩束光一束參考光線，一束測(cè)量光線。其中參考光線直接經(jīng)過(guò)第二透鏡組8，將第一分化板6的十字像成像在第二分化板9的中心。測(cè)量光線通過(guò)分束棱鏡3后照射被測(cè)量平面1，當(dāng)被測(cè)量平面 1理想水平的時(shí)候，反射光線沿原路返回到分束棱鏡3，經(jīng)反射進(jìn)入多次反射系統(tǒng)4，在多次反射系統(tǒng)4中多次反射后，直接穿過(guò)分束棱鏡3，經(jīng)第二透鏡組8成像在第二分化板9上。 這時(shí)候參考像和測(cè)量像重合。當(dāng)被測(cè)量平面1不水平的時(shí)候，假設(shè)與水平面有一個(gè)夾角θ， 反射光線將偏離原路返回到分束棱鏡3的分束面，然后再經(jīng)過(guò)多次反射系統(tǒng)4多次反射后， 重新進(jìn)入分束棱鏡3時(shí)，已經(jīng)偏離理想光線2Ν θ，再經(jīng)過(guò)第二透鏡組8成像在第二分化板9 上。這時(shí)候參考像和測(cè)量像偏離。最后通過(guò)目鏡系統(tǒng)10直接觀測(cè)參考像和測(cè)量像的偏離距離d d = fX2N6 公式(1)N為在多次反射系統(tǒng)4中的反射次數(shù)；2N θ為最后等效入射角度；d為測(cè)量像相對(duì)于參考像的偏離距離；f為第二透鏡組8的焦距。通過(guò)公式(1)求解出θ。本發(fā)明可以通過(guò)增加或減小反射次數(shù)N來(lái)調(diào)整測(cè)量的精度。如圖1中所示的多次
” 90
反射系統(tǒng)4由兩個(gè)反射鏡夾角β組成，則反射的次數(shù)W = 7。當(dāng)N最小時(shí)，N= 1，β =90
度；當(dāng)Ν=3時(shí)，β =30度；當(dāng)Ν = 6時(shí)，β =15度；當(dāng)Ν = 9時(shí)，β =10度。在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，當(dāng)被測(cè)量平面1的反射率低時(shí)，可在被測(cè)量平面1上設(shè)置一反射鏡2，以提高測(cè)量的精度。此外，本發(fā)明的水平測(cè)量裝置還包括一系統(tǒng)支架11及調(diào)整機(jī)構(gòu)12。在與光學(xué)結(jié)構(gòu)相互配合的外型結(jié)構(gòu)上，裝有用于調(diào)整裝置水平的系統(tǒng)支架11以及三個(gè)可以調(diào)整的調(diào)整機(jī)構(gòu)12。調(diào)整機(jī)構(gòu)12為調(diào)節(jié)螺釘?shù)龋康脑谟谕ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)調(diào)整結(jié)構(gòu)12，使水平測(cè)量裝置能夠呈水平狀態(tài)放置，從而使測(cè)量光線能夠垂直向上照射被測(cè)量平面1。
參見(jiàn)圖3和圖4。圖3和4所示為本發(fā)明的水平測(cè)量裝置測(cè)量光路光路圖及光路等效圖。從圖中可以看出，測(cè)量裝置距離被測(cè)量表面的距離L對(duì)測(cè)量精度沒(méi)有影響，只是會(huì)影響到測(cè)量的范圍。因?yàn)樵诠絛 = fX2N9中，測(cè)量的角度和L沒(méi)有關(guān)系。圖5所示為本發(fā)明的水平測(cè)量裝置參考像和測(cè)量像偏離示意圖。從圖中可以看出，當(dāng)被測(cè)量平面不是水平面時(shí)，第一分化板經(jīng)過(guò)光線照射所成的測(cè)量像與參考像之間有一距離d。在本發(fā)明的又一較佳實(shí)施例中，如圖6所示，可以用CCD圖像傳感器直接接收第二分化板的像，并和電腦系統(tǒng)連接，運(yùn)用軟件直接求出被測(cè)量平面的傾斜角度。此外，當(dāng)被測(cè)量平面比較大的時(shí)候，要求整個(gè)平面都滿足水平要求的時(shí)候，可以用三套裝置三點(diǎn)同時(shí)測(cè)量。將三套裝置都和電腦連接，在電腦屏幕上可以實(shí)時(shí)顯示三個(gè)光斑關(guān)于中心光斑的偏移狀況。調(diào)整被測(cè)量平面，觀察屏幕三個(gè)光斑關(guān)于中心光斑的偏移狀況， 當(dāng)三點(diǎn)的測(cè)量精度都滿足要求的時(shí)候水平調(diào)整結(jié)束。同理，可以根據(jù)被測(cè)量平面的實(shí)際大小，增加水平測(cè)量裝置的數(shù)量。本說(shuō)明書(shū)中所述的只是本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)本發(fā)明的限制。凡本領(lǐng)域技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思通過(guò)邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種水平測(cè)量裝置，其特征在于包括一被測(cè)平面；一光學(xué)自準(zhǔn)直系統(tǒng)，產(chǎn)生自準(zhǔn)直參考光線及測(cè)量光線；以及一多次反射系統(tǒng)，將所述測(cè)量光線進(jìn)行多次穩(wěn)定次數(shù)的反射；所述自準(zhǔn)直系統(tǒng)用于將光源產(chǎn)生的光線分成參考光線及測(cè)量光線，所述測(cè)量光線經(jīng)所述多次反射系統(tǒng)放大，與所述參考光線比較。
2.如權(quán)利要求1所述的水平測(cè)量裝置，其特征在于所述被測(cè)平面上設(shè)置有反射鏡。
3.如權(quán)利要求1所述的水平測(cè)量裝置，其特征在于所述自準(zhǔn)直系統(tǒng)沿光軸方向依次包括光源系統(tǒng)，分束棱鏡系統(tǒng)，以及成像系統(tǒng)；光源系統(tǒng)發(fā)出平行光束經(jīng)分束棱鏡系統(tǒng)形成所述參考光線和測(cè)量光線；所述參考光線經(jīng)成像系統(tǒng)成像；所述測(cè)量光線經(jīng)所述被測(cè)平面反射，經(jīng)所述多次反射系統(tǒng)放大，再經(jīng)成像系統(tǒng)成像。
4.如權(quán)利要求3所述的水平測(cè)量裝置，其特征在于所述光源系統(tǒng)包括光源，第一分化板，第一透鏡組；所述成像系統(tǒng)包括第二透鏡組，第二分化板以及目鏡。
5.如權(quán)利要求4所述的水平測(cè)量裝置，其特征在于所述目鏡為一CCD圖像傳感器成像系統(tǒng)。
6.如權(quán)利要求1所述的水平測(cè)量裝置，其特征在于所述多次反射系統(tǒng)由兩個(gè)反射鏡成一夾角組成，通過(guò)調(diào)整兩反射鏡的夾角來(lái)調(diào)整光線反射的次數(shù)，達(dá)到調(diào)整系統(tǒng)測(cè)量精度的目的。
7.如權(quán)利要求1所述的水平測(cè)量裝置，其特征在于還包括一系統(tǒng)支架及調(diào)整機(jī)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的水平測(cè)量裝置，其特征在于所述水平測(cè)量裝置可多個(gè)同時(shí)使用。
全文摘要
一種水平測(cè)量裝置，包括一被測(cè)平面；一光學(xué)自準(zhǔn)直系統(tǒng)，產(chǎn)生自準(zhǔn)直參考光線及測(cè)量光線；以及一多次反射系統(tǒng)，將所述測(cè)量光線進(jìn)行多次穩(wěn)定次數(shù)的反射；所述自準(zhǔn)直系統(tǒng)中光源產(chǎn)生的光線經(jīng)分束棱鏡形成參考光線及測(cè)量光線，測(cè)量光線經(jīng)所述多次反射系統(tǒng)放大，與所述參考光線比較。本發(fā)明的水平測(cè)量裝置適合測(cè)量被測(cè)物體下表面的傾斜角度，可用于空間比較狹小時(shí)，還適用于測(cè)量空間水平放置的兩平面間的平行度。同時(shí)可以在不改變其他光路的情況下，改變多次反射系統(tǒng)的反射次數(shù)來(lái)提高系統(tǒng)的測(cè)量精度。并且容易放置安裝，測(cè)量精度高。
文檔編號(hào)G02B27/10GK102445187SQ201010504768
公開(kāi)日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2010年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月12日
發(fā)明者徐兵, 楊曉青, 賈翔 申請(qǐng)人:上海微電子裝備有限公司