[发明专利]测量机的光轴自动调节

说明书

本发明的领域

本发明涉及测量机中的光轴调节。

相关技术的描述

在测量机-诸如电子转速计、电子/光学经纬仪、矫平机等-中，提供了用于观看一个对象的观察光学系统和用于把光从一个光源发送至该对象的光传送光学系统。通常，一个信号目标或柱被设置在一个测量位置(一个站)，且利用该观察光学系统对该信号目标或柱进行观察。从光源发出的光通过该光传送光学系统并从测量机射向信号目标或柱上的一个观察点。

光传送光学系统的一个光轴被预先调节，从而使该光轴与观察光学系统的一个光轴相重合。因此，从测量机发出的光经光传送光学系统到达信号目标上的观察点。因此，能够实现准确的测量。即，能够准确地测量一个距离、一个角、和水平高度。

然而，光传送光学系统的光轴偶尔会由于温度或湿度的改变而相对于观察光学系统的光轴而发生移动。在此情况下，光所达到的点不与观察点相重合，因而不能进行准确的测量。为了使两个光轴相符合，需要手动地调节作为光传送光学系统的一部分而设置的一个反射镜的位置。然而，这种调节对一个用户来说是非常麻烦的且非常困难的。

本发明的概述

因而本发明的一个目的，是提供一种测量机，它能够在不需要手动光轴调节的情况下随时提供准确的测量。

根据本发明的一种测量机包括用于观察一个对象的一种观察光学系统和一种光传送光学系统。例如，诸如一个反射片或一个反射棱镜等的一个信号目标被用作所要观察的对象，并被设置在一个站上。该观察光学系统具有例如一个物镜、一个聚焦玻璃和一个直立的光学部件(诸如一个直立棱镜)和一个目镜。光传送光学系统把从一个光源发出的用于测量的一个光束传送至该对象。而当该测量机是一个矫平机或一个电子/光学经纬仪时，用于观察的光束(诸如一个激光束)得到发射和传送。当该测量机是一个电子转速计或电子距离仪时，一个用于测量测量机与对象之间的距离的光束得到发射和传送。

本发明的测量机包括一个偏离探测器和一个光轴调节器。该偏离探测器探测一个间隙，即观察光学系统的光轴与光传送光学系统的一个光轴之间的一个偏离。当通过该光传送光学系统的光束未沿着观察光学系统的该光轴而向着观察点行进时，发生了偏离。该偏离探测器通过探测其中光束未到达观察光学系统所观察的点的情况，而探测这种偏离。以下，该观察光学系统的该光轴被指定为“第一光轴”且光传送光学系统的光轴被指定为第二光轴”。

该光轴调节器自动调节该第一光轴和该第二光轴中的至少一个，以对该偏离进行校正。例如，该光轴调节器对第二光轴进行调节，从而使光束沿着第一光轴向着观察点行进，或者该光轴调节器对第一光轴进行调节从而使第一光轴沿着该光束的行进方向，该方向对应于第二光轴。

由于偏离得到自动探测并被自动校正，因而利用该测量机获得了准确的距离、准确的高度、或准确的角度。

为了保持观察光学系统的稳定性，即不改变第一光轴，优选地，该光轴调节器在不调节第一光轴的情况下对第二光轴进行调节。一般地，该光透射光学系统包括一个反射光学部件和一个折射光学部件中的至少一个。在此情况下，该光轴调节器包括一个位置改变器，它改变该反射光学部件的位置或该折射光学部件的位置。为了对该偏离进行补偿，该光轴调节器通过根据该偏离来改变该反射或折射光学部件的位置而对第二光轴进行调节。

当该测量机是一个电子转速计或一个数字距离计时，在该测量机中设置了一个距离探测器。该距离检测器通过接收从对象反射的光束，而测量该测量机与对象之间的距离。

为了尽可能地利用现有的测量机的构造来探测该偏离，优选地，该偏离探测器根据来自对象的、通过观察光学系统的反射光而对该偏离进行探测。即，该偏离探测器从第一光轴与包括在来自对象的反射光中的光束的行进方向之间的差来探测该偏离。为了以两维信息的形式探测该偏离，优选地，该偏离探测器包括一个两维偏离探测器，它接收该光束并探测由在一个焦平面上定义的两维坐标表示的该偏离。该两维偏离探测器根据光束的入射位置和与第一光轴相应的一个预定的基本位置，来探测该偏离。

在电子转速计或数字距离仪的情况下，在该观察光学系统中设置了一个特定区域反射光学部件。该特定区域反射光学部件具有一个反射区和一个透射区。该反射区有选择地被反射光反射至该距离探测器。该透射区使所有反射光传送。因此，距离和偏离两者都根据通过观察光学系统的光束而得到探测。

例如，特定区域反射光学部件由一个单个的部件构成-其中反射区和透射区被形成在一个体中，或者特定区域反射光学部件由多个部件构成-其中反射区和透射区被分开形成。