[发明专利]一种自准直全站仪及其工作方法

说明书

本发明涉及一种自准直全站仪及其工作方法，自准直全站仪包括望远镜系统、入射光源系统和测距系统，望远镜系统、入射光源系统和测距系统，望远镜系统包括置于同一光轴上的物镜、调焦镜、立方棱镜和观察目镜，观察目镜与立方棱镜之间设置转像棱镜和目镜分划板，入射光源系统包括垂直于望远镜系统光轴设置的光源和自准直分划板，测距系统包括测距光源、主棱镜、测距板，主棱镜包括长方体状的棱镜本体和呈V型分布的第一、二分镜体，第一、二分镜体与棱镜本体之间设置反光面，主棱镜置于调焦镜与物镜之间，棱镜本体置于望远镜系统的光轴上，第一分镜体朝向测距光源设置，第二分镜体朝向测距板设置。

技术领域

本发明涉及测量设备技术领域，特别是一种自准直全站仪及其工作方法。

背景技术

现有技术中，自准直仪是利用光学自准直原理测量微小角度的长度测量工具。光学自准直原理是：光线通过位于物镜焦平面的分划板后，经物镜形成平行光，平行光被垂直于光轴的反射镜或反光板反射回来，再通过物镜后在焦平面上形成分划板标线像与标线重合，当反射镜或反光板倾斜一个微小角度β角时，反射回来的光束就倾斜2β角。由于分划板和各光学元件的位置、结构不同，自准仪有以下三种基本光路：a)高斯型自准直仪，其光路结构如图1所示，包括置于同一光轴上的目镜、分光镜91、分划板90、物镜7和反光板8，并由入射光源4提供入射光，上述自准直仪的优点是目镜2视场不受遮挡，且分划板90上的刻划位于视场正中，观察方便，其弊端是亮度损失较大，且自准直像较暗，且目镜2焦距较长，无法在有限的空间内获得较大的放大倍数；b)阿贝型自准直仪，其光路结构如图2所示，包括置于同一光轴上的目镜2、分划板90、物镜7和反光板8，并由入射光源4和棱镜92相配合提供入射光，上述自准直仪的优点是光强度大，亮度损失小，缺点是目镜2视场被胶合棱镜92遮挡了一半，又因出射光和入射光的方向不同，当反光板8和物镜7间的距离超过一定数值后，反射光线就不能进入物镜7成像，因此工作距离较短；c）双分划板型自准直仪，包括置于同一光轴上的目镜2、目镜分划板93、立方棱镜24、物镜7和反光板8，并由入射光源4和分划板90相配合提供入射光，上述自准直仪的优点是目镜2视场不受遮挡，刻线位于视场中央，目镜2焦距短，可获得较大的放大倍率，且目镜2和入射光源4可互换位置，给使用带来方便，缺点是结构比较复杂，亮度损失较大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种亮度较高、体积小、放大倍数较高的自准直全站仪及其工作方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的自准直全站仪，包括：望远镜系统、入射光源系统和测距系统，所述望远镜系统包括置于同一光轴上的物镜、调焦镜、立方棱镜和观察目镜，所述观察目镜与立方棱镜之间设置转像棱镜和目镜分划板，所述入射光源系统包括垂直于望远镜系统光轴设置的光源和自准直分划板，所述测距系统包括测距光源、主棱镜、测距板，所述主棱镜包括长方体状的棱镜本体和呈V型分布的第一分镜体、第二分镜体，所述第一、第二分镜体与所述棱镜本体之间设置反光面，所述主棱镜置于所述调焦镜与所述物镜之间，所述棱镜本体置于所述望远镜系统的光轴上，所述第一分镜体朝向所述测距光源设置，所述第二分镜体朝向所述测距板设置，以使光源发出的出射光经自准直分划板、立方棱镜、调焦镜、棱镜本体、物镜到达反光板，自准直分划板的十字基准线在反光板处的成像经物镜、棱镜本体、调焦镜、立方棱镜、转像棱镜到达目镜分划板；测距光源发出的测距激光经第一分镜体、棱镜本体、物镜到达反光板，反光板反射回的部分光线经物镜、棱镜本体、第二分镜体到达测距板，实现测距功能。

进一步，自准直全站仪还包括CMOS图像处理系统和显示屏，该CMOS图像处理系统包括处理器、CMOS图像传感器、接收反光片、接收分光棱镜，所述接收分光棱镜置于立方棱镜和自准直分划板之间，以使自准直分划板的十字基准线在反光板处的成像经物镜、调焦镜、立方棱镜到达接收分光棱镜，由接收分光棱镜反射到接收反光片和CMOS图像传感器，处理器和显示屏、CMOS图像传感器电连接，由CMOS图像传感器读出返回的十字基准线像的位置并反馈至处理器，由处理器计算出偏移位置后输送至显示屏进行显示，实现十字基准线像的自动检测，无需实时观测瞄准读数据。