[发明专利]一种液体表面反射式双轴光电水平仪及方法

摘要

本发明公开了一种液体表面反射式双轴光电水平仪及方法，该水平仪包括光路结构和双位置敏感探测器同步信号采集处理电路，所述光路结构由激光器、第一扩束透镜、分光镜、第二扩束透镜、反射液体、聚焦透镜、第一位置敏感探测器和第二位置敏感探测器组成，所述激光器、第一扩束透镜、分光镜、第二扩束透镜、和反射液体从上到下依次设置，所述第一位置敏感探测器设置于分光镜一侧，分光镜另一侧依次设有聚焦透镜和第二位置敏感探测器；该水平仪基于激光自准直、激光扩束与液体表面反射原理搭建，可实现大范围、高分辨力、快速地机床水平轴滚转角、俯仰角测量，同时具有结构简单、成本低等优点。

主权项

1.一种液体表面反射式双轴光电水平仪，其特征在于，包括光路结构和双位置敏感探测器同步信号采集处理电路，所述光路结构由激光器(1)、第一扩束透镜(2)、分光镜(3)、第二扩束透镜(4)、反射液体(5)、聚焦透镜(6)、第一位置敏感探测器(7)和第二位置敏感探测器(8)组成，所述激光器(1)、第一扩束透镜(2)、分光镜(3)、第二扩束透镜(4)、和反射液体(5)从上到下依次设置，所述第一位置敏感探测器(7)设置于分光镜(3)一侧，分光镜(3)另一侧依次设有聚焦透镜(6)和第二位置敏感探测器(8)；激光器(1)发出激光，一部分光经过第一扩束透镜(2)、透过分光镜(3)、再经过第二扩束透镜(4)达到扩束效果，最终照射在反射液体(5)上，安装时第一扩束透镜(2)的像方焦点与第二扩束透镜(4)的物方焦点重合于F点，以使扩束后激光的发散角变小；另一部分光经过第一扩束透镜(2)、在分光镜(3)处反射、再经过聚焦透镜(6)照射至第二位置敏感探测器(8)上，第二位置敏感探测器(8)用于测量激光束漂移角度φ；照射在反射液体(5)上的激光一部分光经过分光镜(3)反射照在第一位置敏感探测器(7)上，调节第一位置敏感探测器(7)的位置，第一位置敏感探测器(7)上光点的位置与F点关于分光镜(3)共轭，以保证第一位置敏感探测器(7)上的光点形状最小，从而受激光光强波动影响最小；第一位置敏感探测器(7)用于测量水平仪倾角θ并受激光束漂移角度φ的影响；所述双位置敏感探测器同步信号采集处理电路包括第一信号采集板(15)、第二信号采集板(16)和主板(23)，第一信号采集板(15)上设有依次相连的第一位置敏感探测器(7)、第一跨阻放大电路(9)、第一低通滤波电路(11)和第一模拟数字转换电路(13)，第二信号采集板(16)上设有依次相连的第二位置敏感探测器(8)、第二跨阻放大电路(10)、第二低通滤波电路(12)和第二模拟数字转换电路(14)；所述主板(23)上设有第一二级单片机(17)、第二二级单片机(18)、一级单片机(19)、按键(20)、屏幕(21)和串口通讯电路(22)，所述第一模拟数字转换电路(13)和第二模拟数字转换电路(14)分别通过信号屏蔽线与所述第一二级单片机(17)和第二二级单片机(18)连接，所述第一二级单片机(17)、第二二级单片机(18)、按键(20)、屏幕(21)和串口通讯电路(22)均与一级单片机(19)连接。