一种功能模块化光电自准直仪及其光路调试方法
技术领域
本发明涉及光学技术领域，特别涉及一种功能模块化光电自准直仪及其光路调试方法。
背景技术
光电自准直仪是利用光的自准直原理测量平直度及微小倾角的光学仪器。目前有多种测量并传递微小角度的光学仪器中都集成有光电自准直仪，常见的两种光电自准直仪结构如图1、2所示，这两种光电自准直仪的光源狭缝组件5结构类似，如图5所示，光源狭缝组件5由上下左右4颗调整螺钉固紧。
其狭缝像的调节方式如下：
前后移动调节光源狭缝组件5可以实现狭缝像清晰度的调节，但由于整个光源狭缝组件5左右间隙较大使得调整过程中容易造成狭缝偏离光轴中心，需要反复微动调节。狭缝像居中的调节需要适当调节固定光源狭缝组件5的上下两颗调整螺钉，向上调节需要先拧松下边的两颗调整螺钉，然后旋紧上边的两颗调整螺钉，向下调节则反之，在该过程中，易使得狭缝像的倾斜角度发生变化。狭缝像的垂直调节需要微量敲击调整螺钉使得狭缝像微量旋转以实现狭缝像垂直，但这个过程很容易造成狭缝像居中的变化。
综上所述，目前常见光电自准直仪的结构不利于调试，光电自准直仪光路调试中狭缝像的清晰、垂直、居中三个调试环节相互关联，相互影响，调试效率低，单台光电自准直仪光路的调试时间至少需要1小时。
发明内容
为了解决目前常用结构的光电自准直仪调试效率低的技术问题，本发明提出了一种功能模块化光电自准直仪及其光路调试方法。
本发明的技术方案是：
一种功能模块化光电自准直仪，其特殊之处在于：包括物镜模块、分光棱镜模块、光源狭缝模块和CCD模块；分光棱镜模块设置在物镜模块的输出光路上，光源狭缝模块设置在分光棱镜模块的透射光路上，CCD模块设置在分光棱镜模块的反射光路上；物镜模块和分光棱镜模块均设置在基座上，并分别与基座的两端部圆柱紧配合；在物镜模块与基座之间还设置有用于轴向调节物镜模块的修切圈。
进一步地，物镜模块与基座之间的圆柱紧配合、分光棱镜模块与基座之间的圆柱紧配合均为间隙配合，且径向间隙小于等于0.01mm；光源狭缝模块与分光棱镜模块在左右方向为紧配合，左右方向上的单侧间隙小于等于0.01mm，竖直方向上的单侧间隙大于等于1mm。
本发明还提供了上述功能模块化光电自准直仪的光路调试方法，包括以下步骤：
1)将经纬仪和调平工装放置在光学平台上，将功能模块化光电自准直仪放置在调平工装上；
2)将经纬仪调平并将经纬仪的光管调节至无穷远，将调平工装调平使得功能模块化光电自准直仪保持水平，将功能模块化光电自准直仪中光源狭缝模块的LED点亮；
3)狭缝像的清晰调试：
修研修切圈对物镜模块进行轴向调节，通过经纬仪目视观察光电自准直仪中的狭缝像，待狭缝像清晰后，用物镜模块固定螺钉将物镜模块固紧在基座上；
4)狭缝像的垂直调试：
适当旋转分光棱镜模块，通过经纬仪目视观察光电自准直仪中的狭缝像，待狭缝像垂直后，用分光棱镜模块固定螺钉将分光棱镜模块固紧在基座上；
5)狭缝像的居中调试：
将光源狭缝模块适当上下调节，通过经纬仪目视观察光电自准直仪中的狭缝像，待狭缝像居中后，用光源狭缝模块固定螺钉将光源狭缝模块固紧在分光棱镜模块上。
本发明的有益效果是：
1.本发明的光电自准直仪整体结构是按狭缝像的调试需求和功能进行模块化设计的，实现了光电自准直仪光路调试中狭缝像清晰、垂直、居中三个调试环节解耦，使各调节环节互不干扰，调节过程简便，单台光电自准直仪光路调试时间缩短为5min，调试效率提高超10倍。
2.本发明的光电自准直仪中各组成模块不仅便于安装调试，而且相同模块能够相互置换，便于光电自准直仪的维修。
附图说明
图1为目前常见的一种自准直仪的结构示意图。
图2为目前常见的另一种自准直仪的结构示意图。
图3为目前常见的一种光源狭缝组件的结构示意图，其中图(a)为右视图，图(b)为主视图。
图4为本发明的功能模块化光电自准直仪的结构图。
图5为本发明的功能模块化光电自准直仪的调试布局图。
附图标记说明：
1-功能模块化光电自准直仪；101-物镜模块；102-修切圈；103-基座；104-分光棱镜模块；105-光源狭缝模块；106-CCD模块；107-光源狭缝模块固定螺钉；108-分光棱镜模块固定螺钉；109-CCD模块固定螺钉；110-物镜模块固定螺钉；2-经纬仪；3-光学平台；4-调平工装；5-光源狭缝组件；6-CCD；7-分光棱镜；8-成像物镜。
具体实施方式
本发明的改进之处在于，根据调试需求和调试功能对光电自准直仪进行模块化设计，将光电自准直仪划分为独立装配的四个功能模块。
如图4所示，四个功能模块分别为物镜模块101、分光棱镜模块104、光源狭缝模块105和CCD模块106。分光棱镜模块104设置在物镜模块101的输出光路上且二者同光轴，光源狭缝模块105设置在分光棱镜模块104的透射光路上且二者同光轴，CCD模块106设置在分光棱镜模块104的反射光路上。物镜模块101和分光棱镜模块104均设置在基座103上，并分别与基座103的两端部圆柱紧配合，且径向间隙小于等于0.01mm。为方便描述，定义分光棱镜模块104朝向物镜模块101的方向为前，分光棱镜模块104朝向光源狭缝模块105的方向为后，CCD模块106所在的分光棱镜模块104的反射光束方向为竖直方向，与前后方向和竖直方向同时垂直的方向为左右方向；光源狭缝模块105与分光棱镜模块104在左右方向上为紧配合，在左右方向上的单侧间隙小于等于0.01mm，在竖直方向上的单侧间隙大于等于1mm。在物镜模块101与基座103之间还设置有用于轴向调节物镜模块101的修切圈102。
本发明的功能模块化光电自准直仪1的调试过程：
如图5所示，将经纬仪2和调平工装4放置在光学平台3上，将功能模块化光电自准直仪1放置在调平工装4上，调试功能模块化光电自准直仪1前须将经纬仪2调平并将经纬仪2的光管调节至无穷远，将调平工装4调平使得功能模块化光电自准直仪1保持水平，将光源狭缝模块105中的LED点亮，通过经纬仪2目视观察光电自准直仪1中的狭缝像，然后进行功能模块化光电自准直仪1的光路调节。
功能模块化光电自准直仪1的光路调节包括狭缝像的清晰、垂直、居中的调试，具体方法为：
1.狭缝像的清晰调试：
物镜模块101与基座103圆柱紧配合，修研修切圈102就能实现物镜模块101的轴向调节，待狭缝像清晰后，用物镜模块固定螺钉110将物镜模块101固紧在基座103上。
2.狭缝像的垂直调试：
分光棱镜模块104与基座103圆柱紧配合，适当旋转分光棱镜模块104，待狭缝像垂直后，用分光棱镜模块固定螺钉108将分光棱镜模块104固紧在基座103上。
3.狭缝像的居中调试：
光源狭缝模块105与分光棱镜模块104左右紧配合，将光源狭缝模块105适当上下调节，待狭缝像居中后，用光源狭缝模块固定螺钉107将光源狭缝模块105固紧在分光棱镜模块104上。
待功能模块化光电自准直仪1的光路调试完毕后，将图5中的经纬仪2置换为调试直角棱镜组件，进行CCD模块106中CCD位置的调试，调试完毕后，用CCD模块固定螺钉109将CCD模块106固紧在分光棱镜模块104上，功能模块化光电自准直仪1即安装调试完成。
