本發(fā)明涉及水下激光掃描測(cè)量，特別是涉及一種激光線與旋轉(zhuǎn)反射鏡轉(zhuǎn)軸對(duì)準(zhǔn)裝置和方法。
背景技術(shù)：
1、旋轉(zhuǎn)反射鏡和激光技術(shù)主要應(yīng)用在激光加工和光通訊領(lǐng)域，近年來逐漸也有光學(xué)掃描系統(tǒng)開始應(yīng)用旋轉(zhuǎn)反射鏡反射激光開展掃描測(cè)量工作。
2、在激光加工領(lǐng)域，應(yīng)用的是點(diǎn)激光投射到單個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)振鏡上再反射到加工件上，對(duì)于點(diǎn)激光與旋轉(zhuǎn)振鏡轉(zhuǎn)軸之間是否對(duì)準(zhǔn)沒有精確的要求。在光通訊領(lǐng)域，一般是激光投射到固定的反射鏡上，并不采用旋轉(zhuǎn)振鏡這種會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)的反射裝置，不存在激光與旋轉(zhuǎn)振鏡轉(zhuǎn)軸之間的對(duì)準(zhǔn)要求。在激光掃描測(cè)量領(lǐng)域，暫時(shí)還沒有成熟的激光與旋轉(zhuǎn)振鏡轉(zhuǎn)軸之間對(duì)準(zhǔn)的方法，一般采用軟件算法對(duì)反射后的激光進(jìn)行標(biāo)定和補(bǔ)償，不要求激光線與反射鏡轉(zhuǎn)軸之間的精確對(duì)準(zhǔn)，這種方式需要耗費(fèi)大量人力和時(shí)間，并且只在空氣中可行。
3、如果是水下激光掃描測(cè)量，由于不同介質(zhì)折射，會(huì)導(dǎo)致折射后的激光面變化為高次激光曲面。高次激光曲線的擬合在當(dāng)前存在較大誤差，導(dǎo)致水下激光掃描誤差大，因此對(duì)激光與反射鏡轉(zhuǎn)軸進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)，讓反射激光對(duì)稱均勻的分布在原始發(fā)射方向，一方面能降低激光掃描標(biāo)定難度，提高激光掃描系統(tǒng)標(biāo)定效率，另一方面能降低水下激光曲面擬合誤差，提高水下激光掃描精度。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于，提供一種激光線與旋轉(zhuǎn)反射鏡轉(zhuǎn)軸對(duì)準(zhǔn)裝置和方法，實(shí)現(xiàn)激光線與旋轉(zhuǎn)反射鏡轉(zhuǎn)軸精確對(duì)準(zhǔn)，從而提高水下三維激光掃描的標(biāo)定效率和測(cè)量精度。
2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
3、一種激光線與旋轉(zhuǎn)反射鏡轉(zhuǎn)軸對(duì)準(zhǔn)裝置，包括反射鏡調(diào)節(jié)組件和激光發(fā)生器調(diào)節(jié)組件；
4、反射鏡調(diào)節(jié)組件用于通過調(diào)節(jié)反射鏡俯仰角度及鏡面法線方向位移，確保反射鏡轉(zhuǎn)軸調(diào)節(jié)到反射鏡鏡面上，反射鏡反射激光發(fā)生器投影的全部激光；
5、激光發(fā)生器調(diào)節(jié)組件用于前后、左右、上下三個(gè)方向調(diào)節(jié)激光發(fā)生器位置，調(diào)節(jié)激光發(fā)生器角度，使激光發(fā)生器光軸平行于水平面；調(diào)節(jié)激光發(fā)生器發(fā)射激光線的角度。
6、作為其中一種可實(shí)現(xiàn)的方式，反射鏡調(diào)節(jié)組件包括反射鏡轉(zhuǎn)臺(tái)、反射鏡上下調(diào)節(jié)軸、反射鏡滑軌、反射鏡前后調(diào)節(jié)滑塊、反射鏡和反射鏡夾持腔；反射鏡上下調(diào)節(jié)軸固定連接在反射鏡轉(zhuǎn)臺(tái)上，并通過反射鏡上下調(diào)節(jié)鎖緊螺栓鎖緊；反射鏡滑軌固定連接在反射鏡上下調(diào)節(jié)軸上，反射鏡前后調(diào)節(jié)滑塊前后滑動(dòng)連接在反射鏡滑軌上并通過反射鏡前后調(diào)節(jié)鎖緊螺栓鎖緊在反射鏡滑軌上，反射鏡夾持腔固定連接在反射鏡前后調(diào)節(jié)滑塊上；反射鏡夾持在反射鏡夾持腔內(nèi)，反射鏡背面與反射鏡夾持腔之間設(shè)有彈性結(jié)構(gòu)，反射鏡鏡面通過放射鏡俯仰調(diào)節(jié)螺栓壓緊在反射鏡背面的彈性結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)俯仰調(diào)節(jié)。
7、作為其中一種可實(shí)現(xiàn)的方式，反射鏡上下調(diào)節(jié)軸由內(nèi)筒和外筒組成，內(nèi)筒固定連接在反射鏡轉(zhuǎn)臺(tái)上，外筒上下滑動(dòng)連接在內(nèi)筒上并通過反射鏡上下調(diào)節(jié)鎖緊螺栓鎖緊在內(nèi)筒上；反射鏡滑軌固定連接在外筒上。
8、作為其中一種可實(shí)現(xiàn)的方式，彈性結(jié)構(gòu)為彈簧、樹脂或海綿。
9、作為其中一種可實(shí)現(xiàn)的方式，激光發(fā)生器調(diào)節(jié)組件包括光學(xué)系統(tǒng)三軸位移平臺(tái)，光學(xué)系統(tǒng)三軸位移平臺(tái)內(nèi)部導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，激光發(fā)生器和激光夾持機(jī)構(gòu)；
10、激光發(fā)生器通過激光旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)滑輪旋轉(zhuǎn)連接在激光夾持機(jī)構(gòu)上，并通過激光旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)鎖緊螺栓鎖緊在激光夾持機(jī)構(gòu)上；激光夾持機(jī)構(gòu)通過激光俯仰調(diào)節(jié)滑輪旋轉(zhuǎn)連接在光學(xué)系統(tǒng)三軸位移平臺(tái)上；
11、光學(xué)系統(tǒng)三軸位移平臺(tái)側(cè)邊設(shè)有激光左右調(diào)節(jié)旋鈕、激光前后調(diào)節(jié)旋鈕、激光上下調(diào)節(jié)旋鈕、激光左右調(diào)節(jié)鎖緊旋鈕、激光前后調(diào)節(jié)鎖緊旋鈕和激光上下調(diào)節(jié)鎖緊旋鈕，實(shí)現(xiàn)從上下、左右、前后三個(gè)方向調(diào)整激光發(fā)生器位置后鎖緊；
12、通過激光俯仰調(diào)節(jié)滑輪，調(diào)節(jié)激光發(fā)生器角度，使激光發(fā)生器光軸平行于水平面；通過激光旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)滑輪，調(diào)節(jié)激光發(fā)生器發(fā)射激光線的角度。
13、作為其中一種可實(shí)現(xiàn)的方式，光學(xué)系統(tǒng)三軸位移平臺(tái)內(nèi)部導(dǎo)向結(jié)構(gòu)為交叉滾柱導(dǎo)軌。
14、本發(fā)明還提供一種激光線與旋轉(zhuǎn)反射鏡轉(zhuǎn)軸對(duì)準(zhǔn)方法，使用上述激光線與旋轉(zhuǎn)反射鏡轉(zhuǎn)軸對(duì)準(zhǔn)裝置，包括如下步驟：
15、通過反射鏡調(diào)節(jié)組件調(diào)節(jié)反射鏡俯仰角度及鏡面法線方向位移，確保反射鏡轉(zhuǎn)軸調(diào)節(jié)到反射鏡鏡面上，反射鏡反射激光發(fā)生器投影的全部激光；
16、通過激光發(fā)生器調(diào)節(jié)組件前后、左右、上下三個(gè)方向調(diào)節(jié)激光發(fā)生器位置；調(diào)節(jié)激光發(fā)生器角度，使激光發(fā)生器光軸平行于水平面；調(diào)節(jié)激光發(fā)生器發(fā)射激光線的角度。
17、作為其中一種可實(shí)現(xiàn)的方式，激光線與旋轉(zhuǎn)反射鏡轉(zhuǎn)軸對(duì)準(zhǔn)方法，具體包括如下步驟：
18、在激光發(fā)生器發(fā)射方向布置一個(gè)豎直放置的帶刻度的格紋平板，使激光發(fā)生器發(fā)射的激光線投影到格紋平板上；
19、調(diào)節(jié)激光旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)滑輪，旋轉(zhuǎn)激光發(fā)生器角度，使激光發(fā)生器投影到格紋平板上的激光線與格紋平板的豎線平行；
20、調(diào)節(jié)激光俯仰調(diào)節(jié)滑輪，使激光發(fā)生器投影到格紋平板上的激光線豎直角度下粗細(xì)均勻；
21、調(diào)節(jié)激光旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)滑輪，使激光發(fā)生器投影到格紋平板上的激光線與格紋平板的橫線平行；
22、調(diào)節(jié)激光俯仰調(diào)節(jié)滑輪，使激光發(fā)生器投影到格紋平板上的激光線橫向角度下粗細(xì)均勻；
23、重復(fù)以上步驟，直到激光發(fā)生器投影到格紋平板上的激光線在豎直和橫向角度下均粗細(xì)均勻，此時(shí)激光發(fā)生器發(fā)射的激光光軸水平，鎖緊激光旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)鎖緊螺栓；
24、取走格紋平板，將反射鏡布置到激光發(fā)生器發(fā)射激光線方向，調(diào)節(jié)激光左右調(diào)節(jié)旋鈕、激光前后調(diào)節(jié)旋鈕、激光上下調(diào)節(jié)旋鈕和反射鏡上下調(diào)節(jié)軸，使激光發(fā)生器發(fā)射的激光線投影到反射鏡鏡面中間位置，鎖緊激光左右調(diào)節(jié)鎖緊旋鈕、激光前后調(diào)節(jié)鎖緊旋鈕、激光上下調(diào)節(jié)鎖緊旋鈕和反射鏡上下調(diào)節(jié)鎖緊螺栓；
25、將格紋平板布置到反射鏡反射激光線方向，格紋平板截取反射鏡反射的激光線，調(diào)節(jié)反射鏡轉(zhuǎn)臺(tái)到不同角度，觀察不同角度下反射鏡反射的激光線，調(diào)整激光線旋轉(zhuǎn)角度和反射鏡俯仰角度，直到不同角度下反射鏡反射的激光線相互平行，鎖緊激光旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)鎖緊螺栓和反射鏡俯仰調(diào)節(jié)螺栓；
26、使反射鏡轉(zhuǎn)臺(tái)以相同的角度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，同時(shí)調(diào)節(jié)激光前后調(diào)節(jié)旋鈕、調(diào)節(jié)激光左右調(diào)節(jié)旋鈕和反射鏡上下調(diào)節(jié)鎖緊螺栓，觀察到反射鏡反射的激光線每次轉(zhuǎn)動(dòng)角度相同為止，鎖緊激光前后調(diào)節(jié)鎖緊旋鈕、激光左右調(diào)節(jié)鎖緊旋鈕和反射鏡前后調(diào)節(jié)鎖緊螺栓，完成激光線與旋轉(zhuǎn)反射鏡轉(zhuǎn)軸對(duì)準(zhǔn)。
27、本發(fā)明的有益技術(shù)效果：
28、本發(fā)明的激光線與旋轉(zhuǎn)反射鏡轉(zhuǎn)軸對(duì)準(zhǔn)裝置和方法，通過反射鏡調(diào)節(jié)組件調(diào)節(jié)反射鏡俯仰角度及鏡面法線方向位移，確保反射鏡轉(zhuǎn)軸調(diào)節(jié)到反射鏡鏡面上，反射鏡反射激光發(fā)生器投影的全部激光；通過激光發(fā)生器調(diào)節(jié)組件前后、左右、上下三個(gè)方向調(diào)節(jié)激光發(fā)生器位置，調(diào)節(jié)激光發(fā)生器角度和激光發(fā)生器發(fā)射激光線的角度，使激光發(fā)生器光軸平行于水平面；實(shí)現(xiàn)了激光線與旋轉(zhuǎn)反射鏡轉(zhuǎn)軸精確對(duì)準(zhǔn)，從而提高了水下三維激光掃描的標(biāo)定效率和測(cè)量精度。
1.一種激光線與旋轉(zhuǎn)反射鏡轉(zhuǎn)軸對(duì)準(zhǔn)裝置，其特征在于，包括反射鏡調(diào)節(jié)組件和激光發(fā)生器調(diào)節(jié)組件；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光線與旋轉(zhuǎn)反射鏡轉(zhuǎn)軸對(duì)準(zhǔn)裝置，其特征在于，反射鏡調(diào)節(jié)組件包括反射鏡轉(zhuǎn)臺(tái)(17)、反射鏡上下調(diào)節(jié)軸(15)、反射鏡滑軌、反射鏡前后調(diào)節(jié)滑塊(13)、反射鏡(11)和反射鏡夾持腔(18)；反射鏡上下調(diào)節(jié)軸(15)固定連接在反射鏡轉(zhuǎn)臺(tái)(17)上，并通過反射鏡上下調(diào)節(jié)鎖緊螺栓(16)鎖緊；反射鏡滑軌固定連接在反射鏡上下調(diào)節(jié)軸(15)上，反射鏡前后調(diào)節(jié)滑塊(13)前后滑動(dòng)連接在反射鏡滑軌上并通過反射鏡前后調(diào)節(jié)鎖緊螺栓(14)鎖緊在反射鏡滑軌上，反射鏡夾持腔(18)固定連接在反射鏡前后調(diào)節(jié)滑塊(13)上；反射鏡(11)夾持在反射鏡夾持腔(18)內(nèi)，反射鏡背面與反射鏡夾持腔(18)之間設(shè)有彈性結(jié)構(gòu)，反射鏡(11)鏡面通過放射鏡俯仰調(diào)節(jié)螺栓(12)壓緊在反射鏡(11)背面的彈性結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)俯仰調(diào)節(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光線與旋轉(zhuǎn)反射鏡轉(zhuǎn)軸對(duì)準(zhǔn)裝置，其特征在于，反射鏡上下調(diào)節(jié)軸(15)由內(nèi)筒和外筒組成，內(nèi)筒固定連接在反射鏡轉(zhuǎn)臺(tái)(17)上，外筒上下滑動(dòng)連接在內(nèi)筒上并通過反射鏡上下調(diào)節(jié)鎖緊螺栓(16)鎖緊在內(nèi)筒上；反射鏡滑軌固定連接在外筒上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光線與旋轉(zhuǎn)反射鏡轉(zhuǎn)軸對(duì)準(zhǔn)裝置，其特征在于，彈性結(jié)構(gòu)為彈簧。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光線與旋轉(zhuǎn)反射鏡轉(zhuǎn)軸對(duì)準(zhǔn)裝置，其特征在于，彈性結(jié)構(gòu)為樹脂。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光線與旋轉(zhuǎn)反射鏡轉(zhuǎn)軸對(duì)準(zhǔn)裝置，其特征在于，彈性結(jié)構(gòu)為海綿。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光線與旋轉(zhuǎn)反射鏡轉(zhuǎn)軸對(duì)準(zhǔn)裝置，其特征在于，激光發(fā)生器調(diào)節(jié)組件包括光學(xué)系統(tǒng)三軸位移平臺(tái)，光學(xué)系統(tǒng)三軸位移平臺(tái)內(nèi)部導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，激光發(fā)生器(28)和激光夾持機(jī)構(gòu)(21)；
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的激光線與旋轉(zhuǎn)反射鏡轉(zhuǎn)軸對(duì)準(zhǔn)裝置，其特征在于，光學(xué)系統(tǒng)三軸位移平臺(tái)內(nèi)部導(dǎo)向結(jié)構(gòu)為交叉滾柱導(dǎo)軌。
9.一種激光線與旋轉(zhuǎn)反射鏡轉(zhuǎn)軸對(duì)準(zhǔn)方法，其特征在于，使用權(quán)利要求1-8任意一項(xiàng)所述的激光線與旋轉(zhuǎn)反射鏡轉(zhuǎn)軸對(duì)準(zhǔn)裝置，包括如下步驟：
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的激光線與旋轉(zhuǎn)反射鏡轉(zhuǎn)軸對(duì)準(zhǔn)方法，其特征在于，具體包括如下步驟：