一种基准分划板及自准直平行光管的制作方法

1.本实用新型涉及精密仪器制造领域，尤其涉及一种基准分划板及自准直平行光管的设计。


背景技术：

2.平行光管是一种用来产生平行光束的光学仪器，是装校调整光学仪器的重要工具，也是光学度量仪器中的重要组成部分。主要由光源、毛玻璃、分划板、物镜及相应结构件组成，其主要是将分划板调整在物镜焦面上，采用光源照明后，分划板的成像在物镜空间的无穷远处，即平行光管发出一束平行光束。该含有分划板像的平行光束可广泛用于光学测量、调校等。现有的普通平行光管只产生一个含有分划板信息的平行光束，作为光学检测、调校的基准，然后利用其他瞄准平行光管的光学组件如望远镜进行目视观察或瞄准。上述的普通平行光管作为一种纯光机产品，功能单一，且使用时需要依靠人眼观察、瞄准，对使用人员的经验要求高；此外，普通平行光管没有电路配置，使用方法也受到限制。
3.自准直平行光管是一种具有自准直功能的平行光管，主要由准直分划板、光源、物镜、接收分划板（光学自准直方式）或光电感光器件（光电自准直方式）组成。通过将普通平行光管与准直望远镜的功能相结合，光源将位于物镜焦平面的准直分划板的图像投射至无穷远，经过反射镜返回的准直光经物镜后成像于同样位于物镜焦平面（共轭系统）的接收分划板或光电感光器件的探测面上，当反射镜发生了角度的偏转时，返回的准直分划板像在接收分划板或光电传感光器件上会产生相应的位移，通过精确测量此位移值，可准确计算出反射镜的偏转角度，最终实现准直测量的目的。
4.其中，针对光电自准直方式而言，其所采用的光电自准直平行光管是将光电感光器件安装于平行光管的接收位置，即处于光管物镜的焦面上，与准直分划板呈共轭状态，可以通过软件标定的方式得到准直分划板中心在光电感光器件上的共轭点，作为虚拟接收分划板的中心。光电自准直平行光管由于采用光电器件，可以计算自准直返回像的准直偏差值或反射面角度变化引起自准直像的相对变化值，可以得到精确的量化值，应用广泛。
5.光电自准直平行光管是一种专业性很强的光电检测设备，使用时需配套反射镜；此外，光电自准直平行光管采用光电感光器件安装于物镜焦面，通过图像采集、显示的方式得到自准直成像画面，由于没有固定的基准分划板，通常都是采用软件处理的方式进行虚拟分划板的显示，因此大都进行一些相对测量，无法实现绝对测量，比如与转台配合进行绝对角度偏差的测量。
6.因此，不管是普通平行光管还是光电自准直平行光管，都存在一定的使用局限性。普通平行光管由于没有电路设计的参与，只能人眼瞄准操作，无法引入自动测量、智能测量；光电自准直平行光管由于直接采用光电感光器件取代平行光管分划板，采用图像采集的方式获取成像情况，并采用软件处理的方式产生虚拟平行光管分划板。上述两种平行光管都只有平行光状态，不能产生其他光束条件，使用扩展受到限制。
7.针对上述普通平行光管在使用过程中，测试人员只能人眼瞄准的问题，以及上述
光电自准直平行光管只能进行相对测量的问题，提出一种使用直观可靠、既具有普通平行光管目视功能、又具有光电自准直平行光管自动测量功能的自准直平行光管。


技术实现要素：

8.本实用新型提供一种基准分划板，可以提供自准直平行光管在图像采集时的目视基准。
9.本实用新型还提供一种自准直平行光管，通过加装所述基准分划板，以确定平行光管的光轴中心位置，进而既可以实现相对角度偏差的测量，还能实现绝对角度偏差的测量。
10.本实用新型的其他目的和优点可以从本实用新型所揭露的技术特征中得到进一步的了解。
11.为达到上述目的，本实用新型一实施例所提供的一种基准分划板包括位于分划板中心位置的用于提取几何中心点的第一参考结构、以及围绕所述第一参考结构外围的作为调整分划板安装姿态参考物的第二参考结构，所述第一参考结构可以提供一目视基准，便于通过人眼直观地比较被测设备分划板的像或自准直返回像在基准分划板上的成像结果。
12.其中，所述第一参考结构为规则的几何图像，方便目视瞄准的同时，有利于图像处理时对几何中心的提取。
13.所述第一参考结构包括一圆形结构和位于所述圆形结构内的至少两条交叉的线段形结构。
14.所述至少两条交叉的线段形结构之间呈任意夹角。通过软件对几何中心点坐标进行提取，进而提供光电准直测量时的基准点位。
15.所述线段形结构优选为位于分划板中心位置的十字形结构。所述圆形结构优选为包括至少两条短圆弧形成的非连续形圆环。所述基准分化板的几何中心点可以通过读取十字形结构的中心或所述圆形结构的中心多种方式来获得，使得基准分划板的中心坐标的提取更简单、便捷、准确。
16.进一步地，为使得仪器安装时分划板姿态的调整更方便，所述基准分划板第二参考结构包括四条呈90
°
夹角的短线段，所述四条呈90
°
夹角的短线段的延长线相交于所述第一参考结构的几何中心。
17.同时，在基准分划板第一参考结构和第二参考结构之间的空白区域用于被测分划板在基准分划板上成像后图像提取区域，得到被测分划板的中心位置坐标。
18.为达到上述目的，本实用新型一实施例还提供一种自准直平行光管，包括光学中心位于同一轴线上依次设置的物镜、准直分光镜、基准分划板，以及感光元件。其中，所述准直分光镜的一侧设置有准直分划板和光源，所述基准分划板和所述准直分划板呈共轭状态。所述光源照射位于所述物镜焦平面上的所述准直分划板并投射至无穷远处，经反射返回后成像于基准分划板上，所述感光元件采集所述基准分划板处的图像，包括所述基准分划板及所述准直分划板返回的像。
19.为了满足目视需要，所述自准直平行光管加装了图形采集分光镜以及目视目镜，所述图像采集分光镜与所述基准分划板位于同一轴线上，所述感光元件和所述目视目镜呈90
°
夹角分设在所述图像采集分光镜的侧边。通过图像采集分光镜对准直分划板的返回像
进行分光，分别透射至感光元件及目视目镜，进而同时满足了软件处理需要及自准直平行光管的目视功能。
20.本实用新型的有益效果在于：1）提供了一种基准分划板，通过提取位于基准分划板中心结构的几何中心，确定基准分划板的中心坐标，进而可以提供自准直平行光管在图像采集时的目视基准及平行光管的光轴中心位置。
21.另外，提供一种自准直平行光管，2）通过加装所述基准分划板，使得自准直平行光管在能够进行相对角度偏差测量的基础上，还能够进行绝对角度偏差的测量,拓展了自准直平行光管作为自准直平行光管功能时的使用范围；3）自准直平行光管还配备了目视目镜，具备普通平行光管的目视功能，满足人眼观察的需要，使得平行光管的使用更直观，可靠。4）自准直平行光管还配备了图像处理设备（如pc），能运行配套的图像处理软件，可输出高精度数字量数据，提高智能化程度，降低使用要求。
22.上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如下。
附图说明
23.图1为实施例一中的基准分划板的结构示意图。
24.图2为实施例一中的基准分划板的中间区域示意图。
25.图3为实施例二中的自准直平行光管的光路示意图。
26.图4为实施例三中的自准直平行光管的光路示意图。
27.图5为本施例四中的基准分划板的中间区域示意图。
28.附图标记：1
‑
第一参考结构；2
‑
第二参考结构；3
‑
空白区域；100
‑
基准分划板；110
‑
物镜；120
‑
光源；130
‑
准直分划板；140
‑
分光镜；150
‑
感光元件；160
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图像采集分光镜；170
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目视目镜；c
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圆形结构；c1
‑
封闭圆形结构；l1
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单线样标记；l2
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双线样标记；l3
‑
短线样标识；s
‑
内十字形结构；s1
‑
线段标记；α
‑
夹角。
具体实施方式
29.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。 在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。如图1及图2所示，本实用新型实施例一提供一种基准分划板，所述基准分划板100包括第一参考结构1、第二参考结构2和空白区域3，所述第一参考结构1为可以提取出几何中心点的结构，结构形状优选为规则的几何图形例如为矩形、菱形、点阵等，但不限于此，在本实施例中，如图1及图2所示，所述第一参考结构1由十字形结构及圆形结构c组合构成，其中，圆形
结构c由4段短圆弧标记构成，十字形结构分布于圆形结构c内部，分为内十字形结构s和外十字，所述外十字由两组单线样标记l1和两组双线样标记l2构成，l1与l2两两相对排列，更贴合人眼观察的需要，提取基准分划板100中心时，可以以圆弧标记为参考标准提取圆心坐标，即为基准分划板100的中心坐标，但不局限于此，其中心坐标的提取的方法可以多样，例如也可以以单线样标记l1为参考标准，提取两条线段延长线相交点坐标，即为基准分划板100的中心坐标；再例如提取内十字形结构s的交点坐标，也可以读出基准分划板100的中心坐标，进一步使得所述基准分划板100的中心坐标提取更便捷。
30.本实施例的第一参考结构1和第二参考结构2之间的空白区域3用于被测仪器分划板在基准分划板100上成像后的图像提取区域。需要说明的是，图1中所示出的仅为一种优选方式。通过软件对第一参考结构1的几何中心进行提取，可以得到基准分划板中心的精确坐标，进而可以作为光电测量时的基准点位。
31.在本实施例中，所述基准分划板100的第二参考结构2包括4条呈90
°
夹角的短线样标识l3，所述4条短线样标识l3的延长线相交于所述第一参考结构1的几何中心，在安装仪器基准分划板时，可以通过观察l3的姿态来调整基准分划板的位置。
32.图3为本实用新型实施例二提供的一种自准直平行光管的光路示意图，在本实施例中，自准直平行光管包括物镜110、光源120、准直分划板130、分光镜140、基准分划板100、感光元件150以及平面反射镜（图中未示出），所述物镜110、分光镜140、基准分划板100和感光元件150依次设置且其光学中心位于同一轴线上，所述准直分划板130和所述光源120位于所述分光镜140的一侧，所述准直分划板130与所述基准分划板100呈共轭状态。本实施例中的基准分划板100选用实施例一中所述的基准分划板。
33.本实施例中的自准直平行光管的工作原理为：首先感光元件150和相应处理软件对基准分划板100中心坐标进行提取并保存，光源120照射位于物镜110焦平面的准直分划板130投射至无穷远（准直光出射），经过平面反射镜返回的准直光经物镜110后再次成像于同样位于物镜110焦平面的基准分划板100上，感光元件150用以采集基准分划板100图像和准直分划板130的返回像，通过相应处理软件解析得到两者的中心坐标的偏差值，进而可以得到自准直测量数据，由于自准直平行光管中设置了基准分划板100，因此图像处理软件可以得到一个固定的对比基准，从而实现自准直平行光管的绝对角度偏差的测量。
34.如图4所示，本实用新型的实施例三提供一种自准直平行光管，所述自准直平行光管与实施例二中的不同之处仅在于加装了图像采集分光镜160和目视目镜170，其中，所述图像采集分光镜160与基准分划板100位于同一轴线上，所述感光元件150和所述目视目镜170呈90
°
夹角分设在所述图像采集分光镜160的侧边。在本实施例中，所述图像采集分光镜160和所述目视目镜170的几何中心在同一轴线上，所述感光元件150位于所述图像采集分光镜160的正上方，自准直平行光管工作时，准直分划板的像一部分由图像采集分光镜160反射至感光元件150，一部分透过所述图像采集分光镜160到目视目镜170，同时满足了软件处理和人眼观察的需要。应当理解的是，本实施例中所述的感光元件150和目视目镜170的位置关系仅为一种优选方式，在另一些实施例中，也可以为其他排布方式，例如，所述感光元件150和所述图像采集分光镜160的几何中心在同一轴线上，所述目视目镜170位于所述图像采集分光镜160的正上方，本实用新型在此不做具体限定。
35.本实用新型的实施例四提供一种基准分划板，与实施例一不同的是本实施例中分
划板中间区域参考标记如图5所示，由封闭圆形结构c1和两条相交线段标记s1构成，两条线段标记s1的夹角α度数为任意值，在本实施例中，两线段标记s1之间的夹角α例如为70
°
，但本实施例对此不作具体限定。图像处理软件可以通过圆形结构c1的圆心或线段标记s1的几何中心来确定中心坐标。
36.本实用新型通过设计一种基准分化板及自准直平行光管，进而可以提供自准直平行光管在图像采集时的目视基准及平行光管的光轴中心位置。进一步地使得自准直平行光管可以进行绝对角度偏差的测量。
37.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
38.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，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。