具有用于在保持件中安装并调节光学组件的稳定元件的光学仪器以及稳定元件的安装方法技术

技术编号:8737230 阅读:181 留言:0更新日期:2013-05-26 12:40
用于测量具有至少一个光学元件(具体地为透镜)的光学组件(lb)的光学仪器,所述光学元件限定光轴(8)。此外,提供用于光学组件(lb)的保持件(la),所述保持件(1a)具有适于至少大致容纳所述光学组件(1b)的形状,使得在其插入时,在所述光学组件(1b)和所述保持件(1a)之间存在具有限定宽度的间隙(13),提供稳定部件(2),所述稳定部件用于将所述光学组件(1b)和所述保持件(1a)稳定地连接到至少一个稳定元件(3a、3b、3c),所述稳定元件(3a、3b、3c)在未安装状态下的厚度比所述间隙(13)的宽度大,所述光学组件(1b)、所述保持件(1a)和所述稳定部件(2)如此构造并协作,使得在大致定位的状态下,通过将所述光学组件(1b)插入到所述保持件(1a)中,使得被定位在所述光学组件(1b)和所述保持件(1a)之间的所述稳定元件(3a、3b、3c)在所述间隙(13)中被压缩并且在所述间隙(13)中塑性变形,使得残余弹性力(11)在所述光学组件(1b)和所述保持件(1a)之间相对于瞄准光轴(8)径向地作用,并且所述光学组件(1b)和所述保持件(1a)设置成处于沿径向方向相对于彼此稳定的状态。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及根据权利要求1的前序部分的具有光学组件、用于光学组件的保持件以及稳定部件的光学仪器,并且还涉及根据权利要求13的前序部分的用于借助稳定部件将光学组件精确定位安装到保持件中的安装方法。光学仪器通常用于记录测量环境中的限定点的属性。这种测量设备的已知示例是例如用于测绘的测地设备,例如经纬仪或全站仪。这种设备具有角度和距离测量功能,这允许用于选定目标的方向和距离确定。在该情况下,角度和距离数值在该设备的内部参考系统中被确定,并且对于绝对位置确定来说还可能需要与外部参考系统相关。为了实现精确的距离确定,在测绘设备中存在通常是望远镜的瞄准单元,所述瞄准单元具有光轴,尤其为瞄准轴线。激光束被耦合到所述瞄准单元中以便例如借助脉冲飞行时间(time-of-flight)确定来测量至测量点的距离。由于在mm范围内的高要求的测量精度,大多数仪器当前配置有光电测距仪,其根据相位测量原理来操作。在距离测量经纬仪的情况下,由于其相对小的体积,这还提供了优势。物镜、反射镜、透镜或其他光学器件必须以高精度在壳体或瞄准单元中被安装并调节,使得在光束路径中不出现不期望的偏差或反射,并且因此可在测量中确定最大精确值。用于激光束的输入耦合元件也必须被精确地配合到其中,使得光束的方向能够尽可能地对准,并且保持尽可能不随时间变化、居中并且平行于瞄准轴线。如已知的那样,通过执行部件的复杂加工,可确保光学部件或光学组件在合适保持件中的精确安装。由于窄的公差,这些部件必须尽可能精确地彼此适配,以便实现精确的位置性能。这些处理通常是成本昂贵并且技术上要求高的。即使部件的处理中的非常微小的偏差都能够导致不足够稳定的连接,且因此必需再处理或更换这些部件中的至少一个。此外,仅可能很困难地补偿诸如部件的不同膨胀行为的热效应,这是因为这些部件通常由不同的材料制成。因此,会发生部件相对于彼此的相对位置变化,并且会改变光学部件的光束路径,使得不再能够确保该设备的所需精度或甚至其功能。还已知的是,可弹性压缩的密封元件(例如,0形环)被用于该安装,并且被放置并安装在部件之间。用于制造这些部件的公差因此能够增加,并且能够避免可能必要的再加工操作。有时,所述密封元件也被用于确保沿径向方向的一定程度的游隙。从DE 19 924 849已知一种以居中的方式放置在框架中的光学部件的可释放并且无应力的保持件。在该情况下该光学部件设置有斜面(chamfered surface),所述斜面在待被保持的边缘区域中沿朝向框架的方向倾斜,并且所述框架具有沿轴向开设在光学部件的前部的带沟槽凹部。在该斜面和带沟槽凹部之间被压入有例如0形环的环形元件,所述环形元件可沿轴向方向弹性变形。沿轴向的变形性允许补偿斜面和带沟槽凹部之间的公差,并且允许补偿沿轴向的材料变形。斜切边缘与带沟槽凹部的位置之间的微小公差由可弹性变形的环形元件来补偿。沿轴向的材料改性可同样由环形元件来吸收。此外,该环形元件构成冲击和振动保护。DE 10 043 344还公开了:在透镜的周向表面上形成有环形沟槽,并且所述透镜由一连接件唯一地径向且轴向保持,所述连接件由透镜框架上的弹性元件来形成,并且具有径向接合到该环形沟槽中的自由端。透镜框架和透镜的不同热膨胀在该情况下沿径向方向由部段的弹性作用来补偿。由于透镜由弹性部段唯一地连接到框架,因此动态负载仅以衰减的方式被传递到透镜。使用用于安装的弹性密封元件的缺点在于高摩擦和伴随的“卡滞-滑脱效应”,“卡滞-滑脱效应”可能在安装和对准期间发生并且因此使得部件的调节更困难。在该情况下可能发生材料的扭曲,并且该扭曲导致非对称力分布,继而可由热或振动影响导致部件的相对位移。此外,由于不可压缩性而缺少塑性和相对宽的公差质量,这些元件具有高接触力,使得这些部件不是最优地适合于这种安装目的。因此能在这些部件之间发生高的力,这继而可能导致不稳定的行为并且所出现的振动不能以必要的方式衰减。鉴于该背景,本专利技术的总体目的在于提供一种用于光学仪器的改进的且简化的安装条件,借助该安装条件,一方面能高精度地执行光学元件或光学组件在合适保持件或合适壳体中的安装和调节,而另一方面还能确保必要的热和机械/动态稳定性,并且还导致较低的技术花费。本专利技术的具体目的在于借助稳定元件来安装光学元件或光学组件,并且由此同时实现所需的精度和稳定性。此外,旨在能够补偿光学元件或光学组件的制造公差,使得尽管可能不精确地制造这些部件,但是这些部件的安装和调节仍可被精确地执行。这些目的通过实施独立权利要求的特征部分的特征来实现。以另选或有利的方式界定本专利技术的特征可存在于从属的专利权利要求中。根据本专利技术的光学仪器包括光学组件、用于该组件的保持件、以及稳定部件,所述稳定部件用于公差补偿并且用于光学组件和保持件的稳定连接,所述稳定部件具有至少一个稳定元件,该稳定元件可在所述组件与所述保持件之间的间隙中被压缩,在该稳定元件上设置变形区。此外,该稳定元件在未安装状态下的厚度比所述间隙的宽度大。在大致定位状态下,由于光学组件被插入到所述保持件中,因此压力作用在稳定元件上,尤其是作用在变形区域上,使得该稳定元件在该间隙中塑性变形。此外,在该调节状态中,光学组件相对于保持件的角度设定可以被高精度地调节,并且稳定元件处于所述塑性变形状态。在对准之后,光学组件和保持件最终被固定在高精度对准中,且因此限定最终安装状态,在所述最终安装状态中,由变形的稳定元件引起的残余弹性力相对于光轴,尤其是相对于瞄准光轴作用在该组件和保持件之间。被描述为将光学组件插入到保持件中的步骤还可被进一步划分为:将稳定部件放置或定位在光学部件上;以及随后将包括光学部件和稳定部件的结合件结合到保持件。在该结合期间,光学部件被插入到保持件中或者被推入到保持件中,使得因此稳定元件安置在光学部件和保持件之间并且同样推入它们之间,并且同时在这两个部件之间被压缩。必须以极大的精度来执行光学组件或该光学组件的至少一些部件的稳定安装。根据本专利技术,为此安装者使用具有多个稳定元件的合适稳定部件。该稳定部件放置在物镜和如此设置在望远镜上的保持件之间,并且两个部件彼此大致连接。这些部件的连接导致稳定元件在设置于望远镜物镜和保持件之间的间隙中的压缩,使得稳定元件具有至少部分塑性变形。在该情况下发生的径向力导致两个部件相对于彼此的稳定定位。此外,力形成为使得由于稳定元件制造所用的材料的弹性属性,现在可由安装者执行至少一个自由度的精确细微调节,例如两个部件的角度设定的对准或轴向对准。借助螺环,物镜在该高精度对准中随后相对于保持件被固定在望远镜上。具体地,光学仪器(例如,全站仪)在该情况下可包括具有一个或多个稳定元件的稳定部件,使得由所述元件的压缩引起的径向力被均匀地分布在光学组件或保持件的接触表面上。此外,稳定部件可包括供设置稳定元件的框架,所述框架的形状与待被连接的至少一个部件的形状相对应。该实施方式能便于安装稳定元件,只要每个元件不必单独设置到其旨在的位置即可,但是由于其中一个部件的正确定位,与其连接的所有元件都处于限定位置中。为此,该稳定部件及其框架可尤其构造成环的形式,所述稳定元件均匀地分布在稳定部件上并且沿轴向取向。该取向使得更易于将稳定元件定位并对准在间隙中。为了进一步便于将稳定部本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员:C·艾斯利J·舍加
申请(专利权)人:赫克斯冈技术中心
类型:
国别省市:

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