[发明专利]便携式阵列调零高精度激光大工作距自准直装置与方法

摘要

本发明属于精密测量技术领域和光学工程领域，具体涉及便携式阵列调零高精度激光大工作距自准直装置与方法；该装置由光源、准直镜、反射镜、以及反馈成像系统组成；该方法通过调整反射镜，使反射光束回到反馈成像系统像面中心，再利用反射镜上的角度偏转测量装置来得到被测物表面的角度变化；由于本发明在传统自准直角度测量系统上增加了反射镜，因此能够避免被测物反射光偏离测量系统而导致无法测量的问题，进而具有在相同工作距离下增加自准直工作范围，或在相同工作范围下增加工作距离的优势；此外，准直镜、反馈成像系统、反射镜等的具体设计，使本发明还具有小型便携、测量精度高；同时还能监测测量环境稳定性；以及快速测量的技术优势。

主权项

1.便携式阵列调零高精度激光大工作距自准直装置，其特征在于，包括光源(1)、反射式准直镜(22)、反射镜(3)、以及反馈成像系统(6)，所述反射镜(3)上设置有角度调整测量装置(4)；光源(1)出射的光束，经过反射式准直镜(22)准直成平行光束后，再由反射镜(3)反射，入射到被测物(5)的表面；从被测物(5)表面反射的光束，再经过反射镜(3)反射后，由反馈成像系统(6)采集成像；所述反馈成像系统(6)为以下两种形式中的一种：第一、设置在光源(1)与反射式准直镜(22)之间，包括第一反馈分光镜(61)、以及设置在反射式准直镜(22)焦面的四象限探测器(66)和多个单像素光电转换器(67)，所述单像素光电转换器(67)成阵列分布，四象限探测器(66)既位于阵列中心、又位于反馈成像系统(6)光轴上；从被测物(5)表面反射的光束，再经过反射镜(3)反射后，先后经过反射式准直镜(22)透射、第一反馈分光镜(61)反射、由四象限探测器(66)或单像素光电转换器(67)采集成像；第二、设置在反射式准直镜(22)与反射镜(3)之间，包括第一反馈分光镜(61)、第一反馈物镜(63)和设置在反射式准直镜(22)焦面的四象限探测器(66)和多个单像素光电转换器(67)，所述单像素光电转换器(67)成阵列分布，四象限探测器(66)既位于阵列中心、又位于反馈成像系统(6)光轴上；从被测物(5)表面反射的光束，再经过反射镜(3)反射后，先后经过第一反馈分光镜(61)反射、第一反馈物镜(63)透射、由四象限探测器(66)或单像素光电转换器(67)采集成像；所述角度调整测量装置(4)包括设置在反射镜(3)上的角度调整装置、角度偏转测量装置、以及万向轴(43)，角度调整装置包括第一驱动器(411)和第二驱动器(412)；角度偏转测量装置包括第一金属片(421)、第二金属片(422)、对应第一金属片(421)位置的第一电容传感器(423)、以及对应第二金属片(422)位置的第二电容传感器(424)；第一驱动器(411)、第一金属片(421)、以及万向轴(43)在一条直线上，第二驱动器(412)、第二金属片(422)、以及万向轴(43)在一条直线上，并且第一驱动器(411)与万向轴(43)的连线垂直第二驱动器(412)与万向轴(43)的连线；角度偏转测量装置还包括共光路自准直仪(429)；还包括波前探测系统(7)和波前补偿系统(8)；所述波前探测系统(7)为以下三种情况中的一种：情况一、包括波前探测分光镜(71)和空气扰动波前探测器(72)；情况二、包括波前探测分光镜(71)和反射镜形变波前探测器(73)；情况三、包括波前探测分光镜(71)、空气扰动波前探测器(72)和反射镜形变波前探测器(73)；所述波前探测分光镜(71)设置在反射镜(3)与被测物(5)之间，空气扰动波前探测器(72)设置在波前探测分光镜(71)的反射光路上，反射镜形变波前探测器(73)设置在反射镜(3)的二次反射光路上；所述波前补偿系统(8)包括补偿光源(81)、补偿准直镜(82)、以及透射式液晶空间光调制器(83)；补偿光源(81)出射的光束，经过补偿准直镜(82)准直成平行光束后，再由透射式液晶空间光调制器(83)调制，入射到波前探测分光镜(71)上。