專利名稱：一種利用單光束激光進行準值/軸對中測量的技術的制作方法
技術領域：
本發明屬于利用激光進行精密測量技術領域。
自激光出現后，人們利用其優良的高方向、高單色、高能量等性能對許多傳統的技術進行了革命性改造。
傳統的機械軸對中(即調同軸)采用千分表，必須人眼讀數，手工計算；不便且費時。經激光對中儀取代后，可用計算機進行數據的采集和處理，使測量過程變得簡單、迅速。
現有的激光對中儀主要有雙光束型，其基本結構有兩種。一種是半導體激光器(LD)與位敏探測器(PSD)作為一方(裝在一個盒內)，直角棱鏡作為另一方(裝在另一盒內)，分別置于待對中的兩軸上，由棱鏡將激光束返回。另一種結構是在兩軸上各有一對LD和PSD。個別采用單光束者，則安裝了兩個位敏探測器，利用半反半透鏡將激光束一分為二。以上兩種結構不但所用元件多，而且用途單一。
本發明的目的是提供一種采用單光束激光、一個位敏探測器PSD的上述激光對中儀，使結構簡化，功能擴大，并可兼作激光準直儀，并提出了對計算機所采集的數據進行處理的數據模型。
本儀器由半導體激光器LD、位敏探測器PSD及其裝卡機構和計算機C組成(如圖l所示)。
LD發出作為直線基準的激光束K，并照射到PSD上。PSD能夠輸出光斑的位置信號(用二維坐標表示)；該信號由計算機C采集并處理。
該儀器作為準直儀，原理比較簡單；只須保持激光束的方向不變，沿激光束方向改變PSD的位置即可；關鍵是須精密調整PSD至準直的位置。
作為對中儀，需要較詳細地說明如下將LD和PSD分別安裝到待對中的兩軸上，

圖1中示出主動軸A(1)和從動軸B(2)。以LD支柱的軸線與從動軸B的軸線之交點為坐標原點O，作直角坐標系O-XYZ(圖1)。X軸沿支柱軸線向上，Z軸沿B軸軸線向右，Y軸則垂直于紙面向外。設PSD支柱的軸線與主動軸A的軸線之交點在該坐標系的坐標為x0、y0、z0，兩軸的夾角在豎直面和水平面的投影分別是φ和φ。利用本系統進行測量時，需同步、同向轉動兩軸(設轉角為α)，測出光斑位置(即光點在PSD上的坐標)，則可計算出上述表征兩軸相對位置的參量x0、y0、θ和φ，從而按下式可求得待對中的兩機械的調整量X1＝-L1sinθ-x0，X2＝-L2sinθ-x0，Y1＝-L1cosθsinφ-y0，Y2＝-L2cosθsinφ-y0，式中X1、X2和Y1、Y2分別為垂直方向和水平方向的調整量；L1和L2如圖1所示。
光斑在PSD上位置(即坐標)的信號，送入放大器放大，由A/D板采集，最后由計算機按所給的數學模型處理。
LD和PSD的安裝、調整示意見圖2和圖3。LD繞支點3經調節螺絲4進行俯仰調節和調節螺絲5進行偏轉調節；而PSD用螺絲6進行水平移動和用螺絲7進行垂直移動。
本發明的特別是采用單光束，一個位敏探測器，激光準直與激光對中合二而一。這是類似儀器所不具備的。
由于本儀器采用單光束，且僅用一個位敏探測器，因此必須尋找新的數據處理模型。根據本儀器測量的特點，我們用矩陣方法進行坐標變換，得到光斑在PSD上的坐標與兩軸相對位置的關系X=(hcosα-x0)[sinαtanθtanφ+cosαcosθ]+(hsinα-y0)sinαcosφ,]]>Y=(hcosα-x0)[cosαtanθtanφ+sinαcosθ]+(hsinα-y0)cosαcosφ,]]>式中h為激光束到從動軸軸線之間的距離，其他參量已如前述。
本發明采用單束激光、一個位敏探測器PSD，使結構簡化，功能擴大，兼作激光準直儀，提出了對計算機所采集的數據進行處理的數學模型。
權利要求
1.一種利用單光束激光進行準直/對中測量技術，其特征是將半導體激光器LD和位敏探測器PSD分別安裝到待對中的兩軸上，圖1中示出主動軸A(1)和從動軸B(2)，以LD支柱的軸線與從動軸B的軸線之交點為坐標原點O，作直角坐標系O-XYZ(圖1)，X軸沿支柱軸線向上，Z軸沿B軸軸線向右，Y軸則垂直于紙面向外。設PSD支柱的軸線與主動軸A的軸線之交點在該坐標系的坐標為x0、y0、z0，兩軸的夾角在豎直面和水平面的投影分別是θ和φ，利用本系統進行測量時，需同步、同向轉動兩軸(設轉角為α)，測出光斑位置(即光點在PSD上的坐標)，則可計算出上述表征兩軸相對位置的參量x0、y0、θ和φ。
2.根據權利要求1所述的利用單光束激光進行準直/對中測量技術，其特征是光斑在PSD上的坐標與兩軸相對位置關系的數據處理模型為X=(hcosα-x0)[sinαtanθtanφ+cosαcosθ]+(hsinα-y0)sinαcosφ,]]>Y=(hcosα-x0)[cosαtanθtanφ+sinαcosθ]+(hsinα-y0)cosαcosφ]]>
全文摘要
本發明屬于利用激光進行精密測量技術。本測量技術所提供的是利用一種采用單光束激光、一個位敏探測器的激光對中儀,并可兼作激光準直儀,并提出了對計算機所采集的數據進行處理的數據模型。
文檔編號G01B11/27GK1357744SQ0114497
公開日2002年7月10日 申請日期2001年12月26日 優先權日2000年12月29日
發明者龔正烈 申請人:天津理工學院