[发明专利]能在测量中进行测量功能转换的激光测量装置及测试方法

说明书

本发明公开了能在测量中进行测量功能转换的激光测量装置，包括热稳频He‑Ne激光器（1）、测量单元（16）、信号处理系统，热稳频He‑Ne激光器（1）发出的光经过测量单元（16）后发送给信号处理系统，经处理得到测量结果，其特征在于，测量单元（16）中包括位置可变的反射镜（24）和遮光板（23）；当用于绝对测距功能时，靶镜（4）返回的光束经过反射镜（24）反射后，再经过偏振片（5）和雪崩管（6）；当用于绝对测距功能时，反射镜（24）改变位置，不位于靶镜（4）返回的光束的光路上，靶镜（4）返回的光束经过偏振片（11）由雪崩管（12）接收；遮光板（23）转换位置位于偏振分光镜（8）和角锥镜（10）之间，遮挡从偏振分光镜（8）透射光束的光路。

技术领域

本发明涉及激光测距技术领域，具体涉及一种能在测量中转换绝对测距与干涉测量功能的激光测量装置及测试方法。

背景技术

大尺寸制造件的长度和轮廓形状的精密测量，目前有两种实际应用的方式：①李广云《测绘通报》1998.(10)“工业三维坐标测量系统的最新进展”中介绍的绝对测距方式：以电子经纬仪、全站仪、数字相机等为传感器组成的工业光电测量系统可以一次测出被测距离，其特点是技术成熟，成本低，对使用环境要求低；但精度一般都不高，被测点需要预置合作目标，只能逐点测量，不能用跟踪技术测出大尺寸工件的轮廓形状，轮廓测量过程长且繁琐。此类产品如瑞士Leica公司的ECDS3电子经纬仪测量系统、TC2002全站仪测量系统，美国GSI公司的VSTARS数字摄影测量系统等。②张春富，张军《工具技术》2002.36(5)“激光跟踪仪在大尺寸工件几何参数测量中的应用”中介绍的干涉测量方式：以激光干涉仪为测量基准，用跟踪+测角修正技术免去了精密长导轨的激光跟踪仪测量系统。其特点是精度高，可以结合跟踪技术直接快速测量被测件的轮廓形状，但测量时必须将靶镜从测量起点连续移动到终点，中间不允许遮挡光束(否则只能从头再来)，且移动靶镜速度不能太快(否则跟踪系统会跟丢，也只能从头再来)，操作要求及对使用环境要求高，成本也很高。此类产品如瑞士Leica公司的SMART310及其最新产品LTD500、LTD800，美国SMX及API公司也有该类产品供应。

从上述可知，对大尺寸制造件的长度和轮廓形状的精密测量的两种实际应用方式各有优缺点，申请人曾获得发明专利-大尺寸零件无导轨测量装置及其测试方法，其中公开了一种高精度绝对测距系统，原理如图1所示。这是一种无需导轨和任何大型机件，只需在被测点瞄准目标靶镜、就能测出精确距离的新式测量系统。以该绝对测距技术为基础构成的激光测量系统由于测距过程中允许遮挡激光束而不影响测量结果，这不仅给现场操作带来很大方便，而且在长时间监视、定时采样的测量如构架变形监测、地震研究等领域有广泛的应用前景。

因此，将上述绝对测距系统重新设计成可以在测量中任意转换绝对测距功能模式和干涉测量功能模式的装置，则该装置同时具有前述两种大尺寸制造件的长度和轮廓形状的精密测试方法的优点且转换快捷方便，更重要意义是为具有中国自主知识产权的激光跟踪仪系统奠定了技术基础。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能在测量中转换绝对测距与干涉测量功能的激光测量装置及测试方法，同时具有现有技术中两种大尺寸制造件的长度和轮廓形状的精密测试方法的优点的测量装置及其测试方法。

为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

本发明的工作原理如图2(a)及图2(b)所示。很明显，相较于图1所示的高精度绝对测距系统，图2(a)及图2(b)所示的光路中用于产生及输出节点判别信号的45°安装的偏振片5和雪崩管6位置进行了调整，方向与原方向垂直；同时加设了可变位置的反射镜24及遮光板23，二者是联动的，可由计算机控制动作。该联动机构有两个位置，一个位置状态为：反射镜24下垂45°，遮光板23向上；另一个位置状态为：反射镜24向上抬起到水平位置，遮光板23向下。

具体的说，滑板上可设有旋转机构，反射镜24和遮光板23皆安装在旋转机构上，计算机控制旋转机构旋转，从而控制反射镜24和遮光板23改变位置。