[实用新型]二维光电水平倾角测量装置

说明书

本实用新型涉及激光测量技术领域，为提出二维光电水平倾角测量技术方案，降低测量成不、提高测量精度，本实用新型，二维光电水平倾角测量装置，由激光器，激光器功率稳定控制系统，激光器温度漂移补偿系统，激光器位置微调螺栓，立方体反射镜，立方偏振分光镜，四分之一波长波片，波片旋转安装座，油罐和位于油罐内部的液体，位于油罐内液体底部的吸光材料，透镜套筒，聚焦透镜，位置敏感传感器，高度调节转接件，支杆，光学自准直系统，黑色毛面吸光纸，四路I‑V转换电路、四路反向比例放大电路组成。本实用新型主要应用于二维光电水平倾角测量场合。

技术领域

本实用新型涉及激光测量技术领域，具体讲，涉及二维光电水平倾角测量装置。

背景技术

二维水平倾角测量系统在房屋建设、桥梁施工、机械制造、测绘仪器、航海航空、控制工程、机器人、自动化等领域中都有着广泛的应用；随着数字电子技术和激光技术的发展，光电测量方法已经被广泛应用于精密测量领域，水平倾角测量装置也随之逐渐从最初的气泡水平仪向光电数显水平仪方向发展。

一方面，二维水平倾角测量装置从原理上可分为气泡式、光学式、电容式、电感式、电磁式、机械式以及MEMS式等。气泡式水平倾角测量装置通常指气泡水平仪，其分辨力由水准管内壁的曲率半径大小决定，曲率半径越大，分辨力越高；曲率半径越小，分辨力越低；光学式测角方式分辨率高、测量精确，但需要设计精密复杂的光学结构，成本高且常需要人工干预完成测量；电容式测量结果稳定性较差、测量范围较小；电感式测量范围较大且精度较高，但其结构复杂需要较高的能量输入；电磁式测量精度高、速度快，但其所需电路复杂；机械式成本较低，但其体积庞大且测量实时性差；基于MEMS传感器的水平倾角测量装置具有反应速度快、体积小、环境适应性强的特点，但其漂移大、测量精度低。

另一方面，针对台湾智泰集团与国立台湾大学精密测量实验室共同研发的3DFAMILY-LM400型双轴光电水平仪，其测量范围可达±100″，分辨力0.1″，重复性±1″，装置采用光学自准直原理和光束通过不同介质在其表面发生折射的原理。由于液体在地球表面受重力始终保持水平，当装置相对水平面发生倾角变化时，光束从空气射入液体表面时会在其表面产生折射并射向安装在装置底面的平面反射镜发生反射改变光路方向，由液体表面射入空气再次发生折射，由光电传感器感测光斑位置变化，并转化为二维水平倾角变化。此装置使用光学自准直原理使得光路较为简单易于装置小型化、集成化；使用四象限光电探测器可实现较高精度；价格平民，易于接受。但同时，此装置通过使用液体折射原理，导致当装置相对水平面发生倾角变化时，四象限光电传感器所接收到的倾角变化小于装置实际倾角变化，从而在原理上降低了测量精度，提高了后期检测成本和难度。

再一方面，针对于高端装备制造中大型机床误差测量中阿贝误差的测量与补偿，需要提高角度测量精度的同时，将角度测量数据上传至上位机进行处理并将角度误差进行运算后通过误差补偿器直接插补到不同形式(TXYZ、XTYZ、XYTZ、XYZT)机床的控制器以提高其加工精度。目前，市场上倾角测量装置少有配套数据处理软件、误差补偿器以及误差补偿软件。

由现有技术已知用于克服该技术问题的解决方案。

因此，示出一种二维光电水平倾角测量装置，该装置通过结合光学自准直原理以及液体表面反射原理可将待测水平倾角变化通过光学自准直系统2倍放大后由光电传感器感测光斑位置变化，提高装置测量精度，并且针对不同类型(TXYZ、XTYZ、XYTZ、XYZT)大型机床，提供一种集成倾角数据存储、数据处理并可直连数控机床控制器应用于大型机床阿贝误差补偿的误差补偿器以及误差补偿软件。

发明内容

为克服现有技术的不足，本实用新型旨在：

(1)提供一种基于光学自准直原理和液体表面反射原理的二维光电水平倾角测量装置的整体方案设计，克服现有水平倾角检测装置结构复杂、成本高昂、漂移大、精度低等缺点。

(2)提供一种通过液体表面反射代替折射的方法，以提高液体水平倾角测量装置检测精度。