一种地平式经纬仪照准差的调校方法

摘要

本发明属于光学技术领域，具体涉及一种地平式经纬仪照准差的调校方法。该方法的主要步骤是：1)调节主镜的自准穿心；2)调节CCD的自准穿心；3)安装次镜组件，消除主镜组件和次镜组件之间的彗差与像散，保证主次镜系统球差与焦距符合要求。本发明的方法不仅操作简单，并且解决了地平式经纬仪中机械结构件加工精度难以满足光学系统精度要求从而造成的视轴与光轴的倾斜或偏心的问题。

说明书

技术领域

本发明属于光学技术领域，具体涉及一种地平式经纬仪照准差的调校方法。

背景技术

由于零件加工与装配精度难以满足光学系统精度要求，地平式经纬仪水平轴转过180°时，视轴旋转前后在水平面内位置的夹角不为180°。如图1所示，O为视轴与水平轴交点。OZ为正镜状态下理想视轴位置，OZ₁为正镜时的实际视轴位置，它们的夹角∠ZOZ₁即为照准差C，OZ′₂为倒镜时的实际视轴位置，它与OZ轴的夹角为(180°+C)。仪器方位轴顺时针转动180°后，实际视轴在OZ₂位置，与正镜时OZ₁位置的夹角∠Z₁OZ₂＝2C，要再次回到初始位置就要多转动2C。地平式经纬仪照准差是指视轴与水平轴的垂直度误差，它是保证望远镜精度的重要指标之一。

目前的测量方法：

一般采用正倒镜两次对准同一个平行光管，记下正镜时的读数A₁，倒镜时的读数A₂，然后代入下式，计算出照准差。

如图1和图2和图3，所示地平式经纬仪主要包括U型架1、安装在U形架1上的大箱体2，安装在大箱体2两端的主镜镜组3和次镜镜组4、安装在大箱体2和主镜镜组3之间的主镜修切垫5以及大箱体2和次镜镜组4之间用于调节主镜镜组和次镜镜组姿态的次镜修切垫6；安装大箱体2的侧壁外的CCD7、后置透镜组8以及第二平面反射镜9和第三平面反射镜10；主镜镜组3包括主镜座17、主镜框架18以及主镜19；主镜19安装在主镜框架18内，主镜框架18通过主镜座17安装在大箱体2的主镜安装端；次镜镜组4包括次镜座20、次镜框架21以及次镜22；次镜22安装在次镜框架21内，次镜框架21通过次镜座20安装在大箱体2次镜安装端；

造成照准差的主要原因是机械加工和装配的偏差引起的，具体是：地平式经纬仪的U型架1与安装在其上的大箱体2安装面的配合造成。

常用调校方法有以下两种：

第一种：利用水平轴两侧与大箱体连接法兰面间的不等厚环来调节，此法通过调节水平轴来消除照准差。该调校方法调整过程复杂，耗时长。

第二种：调整瞄准主镜十字分划板和次镜十字分划板或CCD靶面，使其移动C值，使得水平轴与视轴相互垂直，则可消除照准差。这种调整方法简单，操作性强。

以上方法的共同缺点是会造成视轴与光轴的倾斜或偏心，使得光学系统偏视场使用，引起光学系统性能的下降。

发明内容

为了克服背景技术中的问题，本发明提供一种地平式经纬仪照准差的调校方法，解决了地平式经纬仪中机械结构件加工精度难以满足光学系统精度要求从而造成的视轴与光轴的倾斜或偏心的问题。

本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种地平式经纬仪照准差的调校方法，包括以下步骤：

1)调节主镜的自准穿心；

1.1)以大箱体与U型架安装面为装调基准面，在基准面上安装准直镜，在正对准直镜的位置放置第一经纬仪，调节第一经纬仪使其与准直镜自准，自准后完成后对第一经纬仪方位角清零；

1.2)在大箱体次镜安装端的正前方放置第一平面反射镜，第一经纬仪方位角旋转90°，调节第一平面反射镜使其与第一经纬仪自准；

1.3)在大箱体的主镜安装端安装主镜镜组，在大箱体外部正对主镜镜组的位置摆放干涉仪，调节干涉仪使其出射光穿过主镜轴孔并与第一平面反射镜自准；

1.4)调节主镜镜组与大箱体安装端面上的修切垫，使主镜镜组中的主镜十字分划板的十字丝与干涉仪出射激光束的焦点重合，实现穿心，同时让主镜十字分划板反射面与干涉仪自准直；

2)调节CCD的自准穿心；

2.1)拆除第一平面反射镜，在第一反射镜的位置放置第二经纬仪，，调节第二经纬仪使得其视轴与主镜十字分划板分划面自准并使第二经纬仪内部十字丝与主镜十字分划板的十字丝中心重合；

2.2)安装CCD、后置透镜组、第二平面反射镜和第三平面反射镜；调整到位后，以主镜十字分划板为基准对CCD靶面进行自准穿心，完成CCD自准穿心；

3)安装次镜组件，消除主镜组件和次镜组件之间的彗差与像散，保证主次镜系统球差与焦距符合要求。

上述步骤2.2)的具体步骤是：

调整CCD安装基座下的修切垫厚度与CCD在水平面内的倾斜与平移使得CCD靶面中心位置通过第二经纬仪视轴，同时使得CCD靶面与第二经纬仪自准。

上述步骤3)的具体步骤是：

3.1)在大箱体的次镜安装端安装次镜镜组；

3.2)通过修研次镜部件与大箱体安装面上的修切垫，调节次镜镜组相对主镜镜组的平移与倾斜，消除彗差与像散；

3.3)通过调节次镜部件修切垫厚度，保证主镜和次镜的球差与焦距符合要求。

本发明的优点如下：

1、本发明采用以机械安装面为基准调校光学系统，在一定程度上缓解了机械结构件加工精度难以满足光学系统精度要求的矛盾。

2、本发明解决了视轴与光轴的倾斜或偏心的问题，实现了地平式经纬仪零视场使用，提高了光学系统的性能。

附图说明

图1为地平式经纬仪的主视图。

图2为地平式经纬仪的侧视图。

图3为现有大箱体、主镜镜组和次镜镜组的装配一体的结构示意图；

图4为本发明大箱体、主镜镜组和次镜镜组的装配一体的结构示意图；

图5为调节主镜的自准穿心的结构示意图；

图6为调节CCD的自准穿心的结构示意图；

附图标记如下：

1-U型架、2-大箱体、3-主镜镜组、4-次镜镜组、5-主镜修切垫、6-次镜修切垫、7-CCD、8-后置透镜组、9-第二平面反射镜、10-第三平面反射镜、11-第一经纬仪、12-第一平面反射镜、13-干涉仪、14-主镜十字分划板、15-准直镜、16-第二经纬仪。

具体实施方式

本发明提供了一种地平式经纬仪照准差的调校方法，解决了地平式经纬仪中机械结构件加工精度难以满足光学系统精度要求从而造成的视轴与光轴的倾斜或偏心的问题。

如图1、图2和图4所示，地平式经纬仪主要包括U型架1、安装在U形架1上的大箱体2，安装在大箱体2两端的主镜3和次镜镜组4、安装在大箱体2和主镜镜组3之间的主镜修切垫5以及大箱体2和次镜镜组4之间用于调节主镜镜组和次镜镜组姿态的次镜修切垫6；安装大箱体2的侧壁外的CCD7、后置透镜组8以及第二平面反射镜9和第三平面反射镜10；主镜镜组3包括主镜座17、主镜框架18以及主镜19；主镜19安装在主镜框架18内，主镜框架18通过主镜座17安装在大箱体2的主镜安装端；次镜镜组4包括次镜座20、次镜框架21以及次镜22；次镜22安装在次镜框架21内，次镜框架21通过次镜座20安装在大箱体2次镜安装端；另外，本发明的提供的地平式经纬仪在大箱体和U型架的安装面(即安装基准面上)开设有通孔，通孔内上安装准直镜15；

造成照准差的主要原因是机械加工和装配的偏差引起的，具体是：地平式经纬仪的U型架1与安装在其上的大箱体2安装面的配合造成。

本发明的原理：

调校中以大箱体2与U型架1安装面为基准，首先通过第一经纬仪11、第一平面反射镜12、将基准引至干涉仪13，调节主镜镜组3使得主镜十字分划板14与第一经纬仪11自准；安装次镜镜组4，通过调整次镜镜组4使得系统像散、彗差最小，球差符合要求，此时即可认为光轴与所属基准平行；其次，调节CCD7的位姿，使得主镜十字分划板14与CCD7靶面自准穿心，确保光轴与视轴重合；由上所述，通过所述装调方法实现了视轴、光轴的统一，同时确保了视轴、光轴与安装基准面平行，最终消除了光学系统镜头部分引起的照准差。

本发明的具体实现步骤：

一种大型经纬仪照准差的调校方法，其主要包括以下实现步骤：

如图5所示，步骤1)调节主镜的自准穿心；

步骤1.1)以大箱体2与U型架1安装面为装调基准面，在基准面上安装准直镜15，在正对准直镜15的位置放置第一经纬仪11，调节第一经纬仪11使其与准直镜15自准，自准后完成后对第一经纬仪11方位角清零；

步骤1.2)在大箱体2次镜安装端的正前方放置第一平面反射镜12，第一经纬仪11方位角旋转90°，调节第一平面反射镜12使其与第一经纬仪11自准；

步骤1.3)在大箱体2的主镜安装端安装主镜镜组3，在大箱体外部正对主镜镜组3的位置摆放干涉仪13，调节干涉仪13使其出射光穿过主镜轴孔并与第一平面反射镜12自准；

步骤1.4)调节主镜镜组3与大箱体2安装端面上的主镜修切垫5，使主镜镜组3中的主镜十字分划板14的十字丝与干涉仪13出射激光束的焦点重合，实现穿心，同时让主镜十字分划板14反射面与干涉仪13自准直；

如图6所示，步骤2)调节CCD的自准穿心；

步骤2.1)拆除第一平面反射镜12，在第一反射镜12的位置放置第二经纬仪16，调节第二经纬仪16使得其视轴与主镜十字分划板14分划面自准并使第二经纬仪16内部十字丝与主镜十字分划板14的十字丝中心重合；

步骤2.2)安装CCD7、后置透镜组8、第二平面反射镜和9第三平面反射镜10；调整到位后，以主镜十字分划板14为基准对CCD7靶面进行自准穿心，完成CCD7自准穿心；步骤2.2)中CCD靶面进行自准穿心的具体步骤是：

调整CCD7安装基座下的修切垫厚度与CCD7在水平面内的倾斜与平移使得CCD7靶面中心位置通过第二经纬仪16视轴，同时使得CCD7靶面与第二经纬仪16自准。

步骤3)安装次镜组件4，消除主镜组件3和次镜组件4之间的彗差与像散，保证主次镜系统球差与焦距符合要求。

具体步骤是：

步骤3.1)在大箱体2的次镜安装端安装次镜镜组4；

步骤3.2)通过修研次镜镜组4与大箱体2安装面上的次镜修切垫6，调节次镜镜组相对主镜镜组的平移与倾斜，消除彗差与像散；

步骤3.3)通过调节次镜修切垫厚度，保证主镜和次镜的球差与焦距符合要求。