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申请/专利权人：厦门通测电子有限公司

摘要：本发明公开了一种手持式激光测距仪自动校准装置，它包括第一升降系统、第一移动反射机构、第一光路系统、第二移动反射机构、第二光路系统、第三光路系统、第二升降系统、下位机和带自动校准软件的上位机；使用本装置进行校准能使激光从手持式激光测距仪到达反射板的光程大于从反射板返回至测距仪的光程，与现有技术中激光从手持式激光测距仪到达反射板的光程和从反射板返回至测距仪光程相等的测量方法相比，增加了激光的反射或透射的损耗同时减小了漫反射的损耗，且增加的损耗不大于减小的损耗。本发明可使激光经过光路折叠后的反射光能量高于测距仪的接收阈值，且降低了光学元件表面的污染程度并能自动完成校准过程。

主权项：1.一种手持式激光测距仪自动校准装置，其特征是：它包括第一升降系统、第一移动反射机构、第一光路系统、第二移动反射机构、第二光路系统、第三光路系统、第二升降系统、下位机和带自动校准软件的上位机；所述第一升降系统包括第一升降平台、横向移动机构、标准器安装座、测量标准器、测距仪安装座、第一偏振分光镜、组合透镜组、二分之一波片、第二偏振分光镜、第一光屏、第一摄像头、偏振片和激光功率计；所述第一升降平台为可上下升降的平台；横向移动机构为直线移动机构，固定安装在第一升降平台上，用于安装标准器安装座及测距仪安装座，并带动两者平行于水平面同时移动；标准器安装座用于固定安装测量标准器；测量标准器为符合溯源等级要求的激光测距仪，其激光光轴平行于水平面且与横向移动机构的移动方向垂直，当测量标准器的激光为线偏振光时，偏振方向平行于竖直方向，当激光为椭圆偏振光时，其长轴方向平行于竖直方向；所述测距仪安装座用于固定测距仪，由上下移动机构、水平旋转机构、垂直旋转机构、俯仰角调整机构和测距仪固定机构组成，水平旋转机构、垂直旋转机构和俯仰角调整机构的旋转轴互相垂直，水平旋转机构的旋转轴垂直于水平面，垂直旋转机构的旋转轴与测量标准器的激光光轴平行，在测距仪安装座上画有零刻线，零刻线上有零点标记，过零点标记且与测量标准器的激光光轴垂直的平面与测量标准器的距离为0，测距仪安装座能调整测距仪的激光光轴使其与测量标准器的激光光轴在同一个水平面上平行；所述第一偏振分光镜安装在第一升降平台上，当横向移动机构带动测量标准器移动使其激光正对第一偏振分光镜时，该激光的s波分量被反射，反射光的光轴平行于水平面，安装在测距仪安装座上的测距仪能在横向移动机构和测距仪安装座的调整下使其激光光轴正对第一偏振分光镜；所述组合透镜组安装在第一升降平台上，是由凸透镜和凹透镜组成的共轴光学系统，两透镜的间距由电动变焦机构调整，被第一偏振分光镜反射的激光s波分量沿着组合透镜组的光轴入射并被会聚；所述二分之一波片安装在第一升降平台上，能将通过组合透镜组的激光的偏振方向由垂直方向变为水平方向；所述第二偏振分光镜安装在第一升降平台上，通过二分之一波片的激光照射到第二偏振分光镜上其p波分量能透过第二偏振分光镜，与通过二分之一波片的激光方向相反且光轴共线的光束照射到第二偏振分光镜时其s波分量被反射，反射光的光轴平行于水平面；所述第一光屏固定安装在第一升降平台上，横向移动机构能带动测量标准器移动使其激光光轴正对第一光屏，安装在测距仪安装座上的测距仪能在横向移动机构和测距仪安装座的调整下使其激光光轴正对第一光屏；第一摄像头固定安装在第一升降平台上，用于观察第一光屏表面；所述偏振片固定安装在第一升降平台上，偏振片的透光轴垂直于水平面，当安装在测距仪安装座上的测距仪的激光光轴与测量标准器的激光光轴在水平面上平行时横向移动机构能移动测距仪安装座使测距仪的激光光轴正对偏振片；激光功率计固定安装在第一升降平台上，用于测量透过偏振片的激光功率大小；所述第一移动反射机构由第二光屏、移动反射板、第二摄像头和第一直线移动机构组成，移动反射板为漫反射板，其反射率为0.18，安装在第一直线移动机构上，能被第一直线移动机构带动平行于测量标准器的光轴移动，测量标准器在第一升降平台和横向移动机构的带动下能够使激光光轴正对移动反射板，安装在测距仪安装座上的测距仪能在第一升降平台、横向移动机构和测距仪安装座的调整下使其激光光轴正对移动反射板；第二光屏安装在第一直线移动机构上，其表面与移动反射板平行，能被第一直线移动机构带动平行于测量标准器的光轴移动，测量标准器在第一升降平台和横向移动机构的带动下能够使激光光轴正对第二光屏表面，安装在测距仪安装座上的测距仪能在第一升降平台、横向移动机构和测距仪安装座的调整下使其激光光轴正对第二光屏表面；第二摄像头安装在第一直线移动机构上，用于观察第二光屏表面；所述第一光路系统由1#入射透镜、1#A反射镜、1#B反射镜、1#出射反射镜、1#出射透镜、1#外壳及一号移动反射机构组成；1#入射透镜为平行平板，其表面与透过第二偏振分光镜的激光光轴垂直；1#A反射镜为平面镜，竖直放置并远离1#入射透镜，其法线与透过第二偏振分光镜的激光光轴成一夹角；1#B反射镜为平面镜，其与1#A平面镜平行放置并靠近1#入射透镜，1#B反射镜为倒置的阶梯形，第一光路系统的空间由下到上按顺序水平地被划分为n层，每一层对应1#B反射镜的一个台阶，第一升降平台能调整高度使透过第二偏振分光镜的激光的光轴位于1#A反射镜与1#B反射镜之间的第m层空间的中心水平面上，该激光穿过1#入射透镜后照射到1#A反射镜上，随后在1#A反射镜与1#B反射镜之间的第m层空间来回反射，光线在1#A反射镜上反射次数为m，在1#B反射镜上的反射次数为m-1，然后从1#B反射镜上第m层的台阶边穿出，m大于0且不大于n；所述1#出射反射镜为平面镜，共有n个，每一个安装在1#B反射镜的台阶外，且各镜面中心与1#B反射镜表面的距离相同，从1#B反射镜上第m层的台阶边穿出的光束被第m层的1#出射反射镜反射成光轴垂直向下的光束；1#出射透镜为平行平板，其表面平行于水平面；所述1#外壳用于固定安装1#入射透镜、1#A反射镜、1#B反射镜、1#出射反射镜及1#出射透镜，1#外壳与1#入射透镜和1#出射透镜组成了一个封闭的箱体，将1#A反射镜、1#B反射镜及1#出射反射镜封闭其内；一号移动反射机构由一号光屏、一号移动反射镜、一号摄像头和一号直线移动机构组成，一号光屏表面平行于水平面，一号移动反射镜为平面镜，一号直线移动机构的移动方向平行于水平面，一号光屏和一号移动反射镜安装在一号直线移动机构上，一号光屏能被一号直线移动机构移动至第m层的1#出射反射镜正下方并接收被第m层的1#出射反射镜反射的光束，一号移动反射镜能被一号直线移动机构移动至第m层的1#出射反射镜正下方并将被第m层的1#出射反射镜反射的光束反射成光轴平行于一号直线移动机构移动方向的光束，一号摄像头安装在一号直线移动机构上用于观察一号光屏表面；所述第二移动反射机构由0#移动反射镜、第一四分之一波片、第三光屏、第三摄像头及第二直线移动机构组成，0#移动反射镜为平面镜，0#移动反射镜、第一四分之一波片、第三摄像头和第三光屏安装在第二直线移动机构上并且能被第二直线移动机构带动沿着一号直线移动机构的移动方向移动，被一号移动反射镜反射的光束在没有遇到障碍物的情况下能穿过第一四分之一波片、被0#移动反射镜反射后再次穿过第一四分之一波片，在此过程中光轴正对第一四分之一波片和0#移动反射镜的表面中心且光的偏振方向由水平方向变为垂直方向；所述第三光屏的表面尺寸与0#移动反射镜的镜面尺寸相同，第三光屏的表面与水平面平行，其表面中心的运动轨迹与0#移动反射镜镜面中心的运动轨迹在同一竖直平面上，第三摄像头安装在第二直线移动机构上用于观察第三光屏表面；所述第二光路系统由二号移动反射机构、三号移动反射机构、2#入射透镜、2#入射反射镜、2#A反射镜、2#A1反射镜、2#A2反射镜、2#B反射镜、2#B1反射镜、2#B2反射镜、2#出射反射镜、2#出射透镜及2#外壳组成；二号移动反射机构由二号移动反射镜和二号直线移动机构组成，二号移动反射镜为平面镜并安装在二号直线移动机构上，二号移动反射镜能在二号直线移动机构的带动下停留在或离开第二直线移动机构的上方，二号移动反射镜停留在第二直线移动机构上方时能将被一号移动反射镜反射的、未被0#移动反射镜和第一四分之一波片遮挡的光束反射成光轴垂直向上的光束；2#入射透镜为平行平板，其表面平行于水平面；2#入射反射镜为平面镜，安装在2#入射透镜的正上方，能将被二号移动反射镜反射并穿过2#入射透镜的光束反射成光轴水平的光束；2#A反射镜为平面镜，竖直放置并远离2#入射反射镜，其法线与被2#入射反射镜反射的光束光轴成一夹角；2#B反射镜为平面镜，与2#A反射镜平行放置并靠近2#入射反射镜，2#A反射镜与2#B反射镜之间的空间从上到下按顺序被划分为N层，N为奇数，2#B反射镜的最底层开有光线出口；2#A1反射镜为平面镜，有N-12个，分别安装在除最底层外的奇数层且远离2#入射反射镜的2#A反射镜边；2#A2反射镜为平面镜，有N-12个，分别安装在偶数层且远离2#入射反射镜的2#A反射镜边；2#B1反射镜为平面镜，有N-12个，分别安装在偶数层且靠近2#入射反射镜的2#B反射镜边；2#B2反射镜为平面镜，有N-12个，分别安装在除第1层外的奇数层且靠近2#入射反射镜的2#B反射镜边；被2#入射反射镜反射后的光束照射到2#A反射镜上，随后在2#A反射镜与2#B反射镜之间的第1层空间来回反射，光束在2#A反射镜和2#B反射镜上的反射次数都为c1次，然后照射到2#A1反射镜上并被反射成光轴垂直向下的光束，该光束照射到第2层的2#A2反射镜上，2#A2反射镜将光束反射成光轴水平照射到2#B反射镜的光束，之后光束在2#A反射镜与2#B反射镜之间的第2层空间来回反射，光束在2#A反射镜和2#B反射镜上的反射次数都为c1次，然后照射到2#B1反射镜上并被反射成光轴垂直向下的光束，该光束照射到第3层的2#B2反射镜上，2#B2反射镜将光束反射成光轴水平照射到2#A反射镜的光束，随后在2#A反射镜与2#B反射镜之间的第3层空间来回反射，之后重复以上过程，直到最底层光束在2#A反射镜上反射c′1次，在2#B反射镜上反射c′1-1次后从2#B反射镜的光线出口中穿出，其中c′1大于0且不大于c1；2#出射反射镜为平面镜，能将从2#B反射镜的光线出口中穿出的光束反射成光轴垂直向下的光束，且反射后光束的光轴与第二移动反射机构中移动反射镜镜面中心的运动轨迹共面；2#出射透镜为平行平板，其表面平行于水平面，安装在2#出射反射镜的正下方；2#外壳用于固定安装2#入射透镜、2#入射反射镜、2#A反射镜、2#A1反射镜、2#A2反射镜、2#B反射镜、2#B1反射镜、2#B2反射镜、2#出射反射镜及2#出射透镜，2#外壳与2#入射透镜和2#出射透镜组成了一个封闭的箱体，将2#入射反射镜、2#A反射镜、2#A1反射镜、2#A2反射镜、2#B反射镜、2#B1反射镜、2#B2反射镜及2#出射反射镜封闭其内；三号移动反射机构由三号移动反射镜和三号直线移动机构组成，三号移动反射镜为平面镜并安装在三号直线移动机构上，三号移动反射镜能在三号直线移动机构的带动下停留在或离开第二直线移动机构的上方，三号移动反射镜停留在第二直线移动机构上方时能将被2#出射反射镜反射并穿过2#出射透镜的光束反射成光轴平行于第二直线移动机构移动方向的光束；所述第三光路系统由四号移动反射机构、五号移动反射机构、3#入射透镜、3#入射反射镜、3#A反射镜、3#A1反射镜、3#A2反射镜、3#B反射镜、3#B1反射镜、3#B2反射镜、3#出射反射镜、3#出射透镜及3#外壳组成；四号移动反射机构由四号移动反射镜和四号直线移动机构组成，四号移动反射镜为平面镜并安装在四号直线移动机构上，四号移动反射镜能在四号直线移动机构的带动下停留在或离开第二直线移动机构的上方，四号移动反射镜停留在第二直线移动机构上方时能将被一号移动反射镜或三号移动反射镜反射的、未被0#移动反射镜和第一四分之一波片遮挡的光束反射成光轴垂直向上的光束；3#入射透镜为平行平板，其表面平行于水平面；3#入射反射镜为平面镜，安装在3#入射透镜的正上方，能将被四号移动反射镜反射并穿过3#入射透镜的光束反射成光轴水平的光束；3#A反射镜为平面镜，竖直放置并远离3#入射反射镜，其法线与3#入射反射镜反射的光束光轴成一夹角；3#B反射镜为平面镜，与3#A反射镜平行放置并靠近3#入射反射镜，3#A反射镜与3#B反射镜之间的空间从上到下按顺序被划分为M层，M为奇数，3#B反射镜的最底层开有光线出口；3#A1反射镜为平面镜，有M-12个，分别安装在除最底层外的奇数层且远离3#入射反射镜的3#A反射镜边；3#A2反射镜为平面镜，有M-12个，分别安装在偶数层且远离3#入射反射镜的3#A反射镜边；3#B1反射镜为平面镜，有M-12个，分别安装在偶数层且靠近3#入射反射镜的3#B反射镜边；3#B2反射镜为平面镜，有M-12个，分别安装在除第1层外的奇数层且靠近3#入射反射镜的3#B反射镜边；被3#入射反射镜反射后的光束照射到3#A反射镜上，随后在3#A反射镜与3#B反射镜之间的第1层空间来回反射，光束在3#A反射镜和3#B反射镜上的反射次数都为c2次，然后照射到3#A1反射镜上并被反射成光轴垂直向下的光束，该光束照射到第2层的3#A2反射镜上，3#A2反射镜将光束反射成光轴水平照射到3#B反射镜的光束，之后光束在3#A反射镜与3#B反射镜之间的第2层空间来回反射，光束在3#A反射镜和3#B反射镜上的反射次数都为c2次，然后照射到3#B1反射镜上并被反射成光轴垂直向下的光束，该光束照射到第3层的3#B2反射镜上，3#B2反射镜将光束反射成光轴水平照射到3#A反射镜的光束，随后在3#A反射镜与3#B反射镜之间的第3层空间来回反射，之后重复以上过程，直到最底层的光束在3#A反射镜上反射c′2次，在3#B反射镜上反射c′2-1次后从3#B反射镜的光线出口中穿出，其中c′2大于0且不大于c2；3#出射反射镜为平面镜，能将从3#B反射镜的光线出口中穿出的光束反射成光轴垂直向下的光束，且反射后光束的光轴与第二移动反射机构中移动反射镜镜面中心的运动轨迹共面；3#出射透镜为平行平板，其表面平行于水平面，安装在3#出射反射镜的正下方；3#外壳用于固定安装3#入射透镜、3#入射反射镜、3#A反射镜、3#A1反射镜、3#A2反射镜、3#B反射镜、3#B1反射镜、3#B2反射镜、3#出射反射镜及3#出射透镜，3#外壳与3#入射透镜和3#出射透镜组成了一个封闭的箱体，将3#入射反射镜、3#A反射镜、3#A1反射镜、3#A2反射镜、3#B反射镜、3#B1反射镜、3#B2反射镜及3#出射反射镜封闭其内；五号移动反射机构由五号移动反射镜和五号直线移动机构组成，五号移动反射镜为平面镜并安装在五号直线移动机构上，五号移动反射镜能在五号直线移动机构的带动下停留在或离开第二直线移动机构的上方，五号移动反射镜停留在第二直线移动机构上方时能将被3#出射反射镜反射并穿过3#出射透镜的光束反射成光轴平行于第二直线移动机构移动方向的光束；所述第二升降系统由第二升降平台、0#反射镜、第三偏振分光镜、第二四分之一波片、0#反射板和第四摄像头组成；第二升降平台为可上下升降的平台；0#反射镜为平面镜，固定安装在第二升降平台上，第二升降平台能调整高度使0#反射镜反射被第二偏振分光镜反射的激光s波分量；第三偏振分光镜固定安装在第二升降平台上，被0#反射镜反射的s波分量照射到第三偏振分光镜时其s波分量被反射，反射光的光轴平行于水平面；0#反射板为漫反射板，第二四分之一波片和0#反射板固定安装在第二升降平台上，被第三偏振分光镜反射的s波分量穿过第二四分之一波片、照射到0#反射板上，在此过程中光轴正对第二四分之一波片和0#反射板的表面且与测量标准器的激光光轴共线；第四摄像头安装在第二升降平台上，用于观察0#反射板表面；所述下位机用于控制第一升降平台、横向移动机构、测量标准器、测距仪安装座、组合透镜组中的电动变焦机构、第一直线移动机构、第二直线移动机构、一号直线移动机构、二号直线移动机构、三号直线移动机构、四号直线移动机构、五号直线移动机构、第二升降平台、第一摄像头、第二摄像头、第三摄像头、第四摄像头、一号摄像头以及激光功率计，并与上位机通信；所述上位机用于运行自动校准软件并控制下位机完成自动校准过程；当测量标准器发出的激光正对第一移动反射机构的移动反射板时，移动反射板与测量标准器的距离为l1；激光从测量标准器发出，被第一偏振分光镜反射后依次通过组合透镜组、二分之一波片、第二偏振分光镜，到达1#入射透镜外表面的光程为l2；自动校准装置调整第一升降平台高度，使透过第二偏振分光镜的激光光轴位于1#A反射镜与1#B反射镜之间的第m层空间的中心水平面上，该激光从1#入射透镜表面入射，在第一光路系统第m层空间中来回反射，然后被1#出射反射镜反射至一号移动反射镜，在此过程中激光从1#入射透镜表面到一号移动反射镜的光程为rm，当0#移动反射镜位于最靠近第一光路系统的位置时，激光从一号移动反射镜到0#移动反射镜的光程为r′m；当二号移动反射镜、三号移动反射镜、四号移动反射镜和五号移动反射镜不在第二直线移动机构的上方时，到达一号移动反射镜的激光被反射到0#移动反射镜，则激光从一号移动反射镜到0#移动反射镜的光程为l3m；当二号移动反射镜和三号移动反射镜都停留在第二直线移动机构的上方、而四号移动反射镜和五号移动反射镜不在第二直线移动机构的上方、且第一四分之一波片和0#移动反射镜不在一号移动反射镜和三号移动反射镜之间时，被一号移动反射镜反射的激光从一号移动反射镜到二号移动反射镜的光程为l4m，从二号移动反射镜反射后经过第二光路系统、到达三号移动反射镜的光程为l5，被三号移动反射镜反射的激光从三号移动反射镜到0#移动反射镜的光程为l6；当二号移动反射镜和三号移动反射镜未停留在第二直线移动机构的上方、而四号移动反射镜和五号移动反射镜都停留在第二直线移动机构的上方、且第一四分之一波片和0#移动反射镜不在一号移动反射镜和五号移动反射镜之间时，被一号移动反射镜反射的激光从一号移动反射镜到四号移动反射镜的光程为l7m，从四号移动反射镜反射后经过第三光路系统、到达五号移动反射镜的光程为l8，被五号移动反射镜反射的激光从五号移动反射镜到0#移动反射镜的距离为l9；当二号移动反射镜、三号移动反射镜、四号移动反射镜和五号移动反射镜都在第二直线移动机构的上方、且第一四分之一波片和0#移动反射镜不在一号移动反射镜和五号移动反射镜之间时，被一号移动反射镜反射的激光，被二号移动反射镜反射进入第二光路系统，到达三号移动反射镜后被反射至四号移动反射镜，被四号移动反射镜反射进入第三光路系统，到达五号移动反射镜后被反射至0#移动反射镜，在此过程中激光从三号移动反射镜到达四号移动反射镜的光程为l10，激光从五号移动反射镜到达0#移动反射镜的光程为l9；被0#移动反射镜反射的激光按原路返回直至遇到第二偏振分光镜被反射，自动校准装置调整第二升降平台高度，使0#反射镜反射被第二偏振分光镜反射的激光，反射的激光从1#入射透镜外表面开始，依次被第二偏振分光镜、0#反射镜和第三偏振分光镜反射，通过第二四分之一波片到达0#反射板，经过的光程为l11；激光从被0#反射板反射开始，通过第二四分之一波片、第三偏振分光镜、第一偏振分光镜到达测距仪的光程为l12；l1、l2、rm、r′m、l3m、l4m、l5、l6、l7m、l8、l9、l10、l11以及l12满足以下要求： 所述各偏振分光镜、组合透镜组、四分之一波片、二分之一波片、平面镜、平行平板和漫反射板应满足： 式2中：μi为激光第i次遇到偏振分光镜、组合透镜组、四分之一波片、二分之一波片、平面镜或平行平板后的反射光或透射光与入射光的辐射能量之比，累计总次数为k；s为激光经过以下路径的光程：激光从测距仪发出，被第一偏振分光镜反射后依次通过组合透镜组、二分之一波片、第二偏振分光镜、第一光路系统，当二号移动反射镜和三号移动反射镜都停留在第二直线移动机构的上方且第一四分之一波片和0#移动反射镜不在一号移动反射镜和三号移动反射镜之间时还通过第二光路系统，当四号移动反射镜和五号移动反射镜都停留在第二直线移动机构的上方且第一四分之一波片和0#移动反射镜不在一号移动反射镜和五号移动反射镜之间时还通过第三光路系统，到达第二移动反射机构被反射，经过原路径返回至第二偏振分光镜，然后依次被第二偏振分光镜、0#反射镜、第三偏振分光镜反射，最后通过第二四分之一波片到达0#反射板；单位m；d为激光从0#反射板通过第二四分之一波片、第三偏振分光镜、第一偏振分光镜到达测距仪的光程，m；ρ′为本装置中0#反射板的反射率；ρ为检定规程中标准反射板的反射率：被测距离不大于50m时为0.18，被测距离大于50m时为0.90；所述第一光屏、第二光屏、第三光屏和一号光屏表面画有间距已知的网格线；所述第一升降系统、第一移动反射机构、第一光路系统、第二移动反射机构、第二光路系统、第三光路系统和第二升降系统分别设置有保护罩，保护罩之间相互连通；第一升降系统的保护罩上设置有操作窗口，在安装和操作测距仪时打开。

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