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CN113917477B - 光路的搭建方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于测量定位技术领域，特别涉及一种光路的搭建方法，搭建激光追踪仪并构建坐标系后，在光路延伸方向上间隔设置两个靶座，将靶球放置在靶座上，调整对应调节机构的位置与姿态，使测得的靶球坐标与计得的理论坐标一致，维持调节机构的姿态，再将靶球替换为靶标并安装光源，调节光源的安装座体使其出射光线分别通过安装在两个靶座上靶标的球心，光源的出射光即为目标光路。本发明的光路搭建操作简单，能快速、高精度地搭建任意直线目标光束线的模拟光路。另外，在应用过程中，只需将靶标重新放置于靶座上，便能复核光路，光路的复核操作简便，能大大提升基于模拟光路装配的光学元器件的安装精度。

Description

光路的搭建方法
技术领域
本发明属于测量定位技术领域，特别涉及一种光路的搭建方法。
背景技术
激光追踪仪以其测量精度高、工作范围大、操作简单和便携等特点，广泛应用于多传感器三维视觉测量系统的全局标定。激光追踪仪追踪头发出的激光，经靶球接收并反射回追踪头，通过数据处理能够精确测得靶球所在点位与追踪头的位置关系。应用激光追踪仪进行校准或测量时，通常需要先建立三维空间坐标系，然后将靶球放置于实验场内，读取靶球的镜面中心在前述三维空间坐标系下的三维坐标，从而获得靶球中心的精确坐标，标定正确的目标点位。
中国专利CN211515569U公开了一种移动打点装置，其说明书中公开了应用激光跟踪仪通过靶球追踪设备中心参考点构件三维空间坐标系，由此模拟描绘出虚拟设备中心线，这条中心线是软件虚拟的，现场工作人员无法用肉眼识别。故而，该专利采用先将靶球固定于移动打点工具的上端，调节激光追踪仪与靶球，使靶球位于平移后的中心线上，由于靶球的球心与移动打点工具的内孔同心，打点锥又与移动打点工具的内孔同心，因此，移开靶球后检测人员可以利用打点锥在地面钻出一个点，该点即为可以被肉眼识别的平移后设备中心线的标记点。该方法能实现大地水平坐标系内的精确定位打点，然而，当仪器的光束线系统与大地水平坐标系相偏转，且没有与光束线系统相符的参考点能用于构建与光束线系统相符的坐标系时，用构建大地水平坐标系的激光追踪仪对各部件进行定位较为困难，尤其在仪器定位安装空间较小的情况下，更加难以依靠计算保证标定精度，进而会直接影响仪器的安装调试精度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光路的搭建方法，能快速、高精度地获得目标光束线的光路，用于确定相关光学元件的安装与准直。
为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：
一种光路的搭建方法，包括如下步骤：
步骤一：搭建激光追踪仪，测试已知坐标点，构建坐标系；
步骤二：在光路延伸方向上间隔设置两个靶座，靶座安装在调节机构上；
步骤三：将靶球放置在靶座上，获得靶球的空间坐标，比对测得的靶球空间坐标与光路的理论坐标，调整对应调节机构的位置与姿态，使测得的靶球坐标与计得的理论坐标一致，维持调节机构的姿态；
步骤四：将靶球替换为靶标，靶标与靶球安装在同一靶座上时，二者的球心重合；然后安装光源，调节光源的安装座体使其出射光线分别通过安装在两个靶座上靶标的球心，光源的出射光即为目标光路。
与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：搭建操作简单，能快速、高精度地搭建任意直线目标光束线的模拟光路。另外，在应用过程中，只需将靶标重新放置于靶座上，便能复核光路，光路的复核操作简便，能大大提升基于模拟光路装配的光学元器件的安装精度。
附图说明
下面对本说明书各附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1是本发明的示意图；
图2是靶座的示意图；
图3是图2中A-A剖视图；
图4是靶球的示意图。
图中：1.靶座，2.靶球，3.靶标，4.激光追踪仪，5.经纬仪。
具体实施方式
下面结合附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
一种光路的搭建方法，包括如下步骤：
步骤一：搭建激光追踪仪4，测试已知坐标点，构建坐标系。
步骤二：在光路延伸方向上间隔设置两个靶座1，靶座1安装在调节机构上。
步骤三：将靶球2放置在靶座1上，获得靶球2的空间坐标，比对测得的靶球2空间坐标与光路的理论坐标，调整对应调节机构的位置与姿态，使测得的靶球2坐标与计得的理论坐标一致，维持调节机构的姿态。
步骤四：将靶球2替换为靶标3，将靶球2替换为靶标3，靶标3与靶球2安装在同一靶座1上时，二者的球心重合。然后安装光源，调节光源的安装座体使其出射光线分别通过安装在两个靶座1上靶标3的球心，光源的出射光即为目标光路。
这里所述的目标光路为目标光束线的光路、模拟光路为所述光源出射光的光路。本实施例中，目标光束线为放射线，具有很强的辐射，不能直接用于指示相关光学部件的安装装配，故而采用其他光源构建与目标光路一致的模拟光路。
靶座可以采用CN101655343B中公开的底座，靶标也可以采用中国专利CN101655343B中所公开靶标。其中，靶标3整体为钢球经过加工得到的半球或球缺，钢球由于加工而具有一个经过球心的端面，在此端面上粘贴有环形目标。将该靶标3上粘贴纸片的环心视为球心，使靶标3的球心可以用肉眼识别。也可以采用其他可以肉眼识别靶标3球心的与激光追踪仪4靶球2外轮廓相符的靶标3球。
本实施例中所采用的的靶座1如附图2、3所示，靶球2如附图4所示。靶座1的中部设有向内凹陷的中间小、外侧大的锥状或球状凹面，采用外径一致的靶球2、靶标3放置在同一个靶座1上时，靶球2与靶标3的球心重合布置。
在激光追踪仪4根据已知坐标点构建坐标系后，便能根据坐标系换算计得目标光路上至少两个点的空间坐标，即步骤三中所述的理论坐标。本实施例中，在激光追踪仪4构件坐标系之后、比对测得的靶球2空间坐标与光路的理论坐标之前，还包括步骤K：计算呈直线状的目标光路在所述坐标系内的表达式。然后，在所述的步骤三中，比对测得的靶球2空间坐标与光路的理论坐标的具体方法如下：判断测得的靶球2空间坐标是否为步骤一中计得的表达式上的点，若是，判定测得的靶球2坐标与理论坐标一致，若否，判定测得的靶球2坐标与理论坐标不一致，重新调整对应调节机构的位置与姿态。
为提升构建的模拟光路与目标光路的一致性，避免靶球2的生产误差影响光路构建精度，在所述的步骤三中，采用同一个靶球2先后放置在两个靶座1上与激光追踪仪4配合以调节调节机构的姿态。
为进一步提升构建的模拟光路与目标光路的一致性，避免靶标3的生产误差影响光路构建精度，在所述的步骤四中，采用同一个靶标3先后放置在两个靶座1上以进行光源出射光姿态的调整。
本实施例中，为便于调整靶座1的高度与偏转姿态，步骤二、三中所述的调节机构为三脚架。
由于经纬仪5可调焦且准直精度较高，在所述的步骤四中，本实施例所采用的光源为经纬仪5，所述出射光为经纬仪5的指示激光，通过调节经纬仪5的调节机构使其指示激光与靶标3球心重合，这样能进一步保证所构建光路与目标光路的一致性。

Claims (4)

1.一种光路的搭建方法，包括如下步骤：
步骤一：搭建激光追踪仪（4），测试已知坐标点，构建坐标系，依据所构建的坐标系换算计得目标光路上至少两个点的空间坐标，记为理论坐标；
步骤二：在光路延伸方向上间隔设置两个靶座（1），靶座（1）安装在调节机构上；
步骤三：将靶球（2）放置在靶座（1）上，获得靶球（2）的空间坐标，比对测得的靶球（2）空间坐标与光路的理论坐标，调整对应调节机构的位置与姿态，使测得的靶球（2）坐标与理论坐标一致，维持调节机构的姿态；
步骤四：将靶球（2）替换为靶标（3），靶标（3）与靶球（2）安装在同一靶座（1）上时，二者的球心重合；
安装光源，调节光源的安装座体使其出射光线分别通过安装在两个靶座（1）上靶标（3）的球心，光源的出射光即为目标光路；
光源为经纬仪（5），出射光为经纬仪（5）的指示激光，通过调节经纬仪（5）的调节机构使其指示激光与靶标（3）球心重合；
在激光追踪仪（4）构建坐标系之后、比对测得的靶球（2）空间坐标与光路的理论坐标之前，还包括步骤K：计算呈直线状的目标光路在所述坐标系内的表达式；在步骤三中，判断测得的靶球（2）空间坐标是否为步骤K中计得的表达式上的点，若是，判定测得的靶球（2）坐标与理论坐标一致，若否，判定测得的靶球（2）坐标与理论坐标不一致，重新调整对应调节机构的位置与姿态。
2.根据权利要求1所述的光路的搭建方法，其特征在于：所述的步骤三中，采用同一个靶球（2）先后放置在两个靶座（1）上与激光追踪仪（4）配合以调节调节机构的姿态。
3.根据权利要求1所述的光路的搭建方法，其特征在于：所述的步骤四中，采用同一个靶标（3）先后放置在两个靶座（1）上以进行光源出射光姿态的调整。
4.根据权利要求1所述的光路的搭建方法，其特征在于：步骤二、三中所述的调节机构为三脚架。
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