[发明专利]具有大范围扩径及自检功能的多轴平行性检测装置

权利要求书

1.具有大范围扩径及自检功能的多轴平行性检测装置，该装置包括平行光管组件(1)和反射镜组件(2)，其特征是，其还包括小范围扩径组件(4)、大范围扩径组件(3)、自校准组件(5)、精调平台(6)和三脚架(7)；

精调平台(6)设置在三脚架(7)上；

反射镜组件(2)固定在精调平台(6)上；

平行光管组件(1)设置在精调平台(6)的下方且置于三脚架(7)内部；

小范围扩径组件(4)和大范围扩径组件(3)分别设置在反射镜组件(2)两侧，小范围扩径组件(4)可绕反射镜组件(2)转动，大范围扩径组件(3)可绕反射镜组件(2)转动；

自校准组件(5)设置在小范围扩径组件(4)的外侧。

2.如权利要求1所述的具有大范围扩径及自检功能的多轴平行性检测装置，其特征在于，所述平行光管组件(1)由平行光管(1-1)、分光元件(1-2)、宽光源(1-4)和CCD(1-3)组成，分光元件(1-2)设置在平行光管(1-1)的焦点和次镜之间，宽光源(1-4)和CCD(1-3)分别设置在平行光管(1-1)的焦点和共轭焦点位置处；可以实现发射和接收可见光、红外光和激光的功能；其中，平行光管(1-1)采用传统的离轴牛顿式结构。

3.如权利要求1所述的具有大范围扩径及自检功能的多轴平行性检测装置，其特征在于，所述反射镜组件(2)包含主反射镜(2-1)与次反射镜(2-2)，次反射镜(2-2)位于主反射镜(2-1)后端，光线一部分可以透过主反射镜(2-1)到达次反射镜(2-2)，实现大范围扩径组件(3)光线的引入和引出。

4.如权利要求3所述的具有大范围扩径及自检功能的多轴平行性检测装置，其特征在于，所述小范围扩径组件(4)由两个平行放置的第一反射镜(4-1)和第二反射镜(4-2)构成；小范围扩径组件(4)通过第一转动副(9)与主镜(2-1)对应的位置连接在反射镜组件(2)上，实现旋转功能。

5.如权利要求3所述的具有大范围扩径及自检功能的多轴平行性检测装置，其特征在于，所述的大范围扩径组件(3)包括第一五棱镜(3-1)、第二五棱镜(3-3)、第三五棱镜(3-5)、第四五棱镜(3-7)、第一延长臂(3-2)、第二延长臂(3-6)、第一双光楔(3-8)和第二双光楔(3-9)；其中，第一延长臂(3-2)通过第三转动副(3-4)与第二延长臂(3-6)连接，第二延长臂(3-6)通过第二转动副(8)与次反射镜(2-2)的对应位置连接在反射镜组件(2)；在第一延长臂(3-2)的两端设置第一五棱镜(3-1)和第二五棱镜(3-3)；在第二延长臂(3-6)的两端设置第三五棱镜(3-5)和第四五棱镜(3-7)；在第一延长臂(3-2)的一端设置第一双光楔(3-8)；在第二延长臂(3-6)的一段设置第二双光楔(3-9)；第二延长臂(3-6)通过第二转动副(8)绕反射镜组件(2)旋转，第一延长臂(3-2)通过第三转动副(3-4)绕第二延长臂(3-6)旋转，实现空间大范围扫描。

6.如权利要求5所述的具有大范围扩径及自检功能的多轴平行性检测装置，其特征在于，所述自校准组件(5)包含主基准角镜(5-1)和主基准反射镜(5-2)，二者与入射光线垂直放置，用于装置自检。

7.基于权利要求2所述的具有大范围扩径及自检功能的多轴平行性检测装置的光轴平行性检测方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

步骤一，调整小范围扩径组件(4)或大范围扩径组件(3)，再调整精调平台(6)，引入被检设备发射的平行光；

步骤二，被检设备发出的平行光通过反射镜组件(2)进入平行光管组件(1)，成像在平行光管组件(1)的像平面CCD(1-3)上，调整精调平台(6)，使被检测的一路光线的像与基准分划中心严格对中；

步骤三，观察另一路被检光线在像平面CCD(1-3)上的成像位置，若所成像点位置与基准分划中心重合，则说明所检设备光轴平行性良好；若像点位置与基准分划中心不重合，根据像点位置与基准分划中心的偏差距离以及光管焦距计算出平行度偏差。

8.基于权利要求6所述的具有大范围扩径及自检功能的多轴平行性检测装置的自检和自校方法，其特征在于，该方法具体过程为：

装置使用之前，利用主基准反射镜(5-2)完成平行光管组件(1)焦距的调整，且利用主基准角镜(5-1)确定了基准十字刻线的位置；平行光管组件(1)发出的平行光，经过主反射镜(2-1)反射后，入射到主基准平面镜(5-2)上，经反射入射到主反射镜(2-1)上，再经反射进入平行光管组件(1)中并且在像平面CCD(1-3)成像；经过比较返回光线所成的像与自身基准十字刻线的差异，可以检测光管是否离焦，实现对平行光管组件(1)的动态检测；

在使用过程中，平行光管组件(1)发出的平行光，先透过主反射镜(2-1)再经过次反射镜(2-2)反射，然后经过第四五棱镜(3-7)、第三五棱镜(3-5)、第二五棱镜(3-3)和第一五棱镜(3-1)依次折转，入射到主基准角镜(5-1)上，光线原路返回，进入平行光管组件(1)中，成像像平面CCD(1-3)上，通过调整第一双光楔(3-8)和第二双光楔(3-9)，使基准十字刻线所成的像与自身基准十字刻线重合，完成自校准；或者，平行光管组件(1)发出的平行光经主反射镜(2-1)反射后，入射到主基准角镜(5-1)上，光线原路返回，进入平行光管组件(1)中，在像平面CCD(1-3)上成像，通过调整小范围扩径组件(4)内的第一反射镜(4-1)与第二反射镜(4-2)的姿态，使基准十字刻线所成的像与自身基准十字刻线重合，完成自校准。