窗口遮盖的后向反射器制造技术

示例性实施例可以实现为任何类型的无遮盖立方角锥后向反射器，球形安装后向反射器（ＳＭＲ）即是其中一个实例。在许多进行计量测试的要素环境中，由于加工或其他工作活动，空气中混入了大量的颗粒物质。该物质能够覆盖立方角锥的玻璃表面（１１）或聚集在玻璃表面之间的边缘处。当积聚了足够的物质时，入射到后向反射器的激光束可能反射时功率减弱或波阵面变形。立方角锥的玻璃表面应该清理干净。但是，如果清洁不当，玻璃表面可能被划伤。在一些情况下，难于清理积聚在相邻玻璃平面结合的顶点的物质。本发明专利技术（ｂ）和（ｃ）通过在后向反射器（３３）上放置平面玻璃窗口（３１）解决了这些难题。平面窗口可以用最少的劳动快速清洁并且如果被破坏容易替换。这增大了后向反射器保持清洁的可能性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
专利
本专利技术涉及例如可用于坐标测量的后向反射器目标。
技术介绍
有一类仪器通过向与点接触的后向反射器目标发射激光束测量该点的坐标。该仪器通过测量到后向反射器目标的距离和两个角确定点的坐标。普通型的后向反射器目标包括嵌在金属球体内的立方角锥后向反射器，立方角锥的顶点在球体的中心。这类后向反射器目标通常称作球形安装后向反射器(SMR)。立方角锥后向反射器由三个相互垂直的面形成。这些面可以由三个垂直的镜面(无遮盖立方角锥)或玻璃棱镜的三个垂直表面(实心立方角锥)构成。
技术实现思路
实施方式包括调整激光后向反射器以补偿穿过后向反射器窗口的激光的方法，该方法包括确定调整因数以补偿由于激光穿过后向反射器窗口导致的传播误差；根据调整因数调整后向反射器反射点的位置以最小化传播误差。实施方式包括激光后向反射器装置，该装置包括使激光穿过照射到后向反射器的窗口，位于后向反射器上用于在激光穿过窗口后反射激光的反射点，其中反射点位于所选位置以最小化由于激光穿过窗口引起的激光传播误差。实施方式包括调整激光后向反射器以补偿穿过后向反射器窗口的激光的系统，该系统包括确定调整因数以补偿由于激光穿过后向反射器窗口导致的传播误差的装置；根据调整因数调整后向反射器反射点的位置以最小化传播误差的装置。实施方式包括一个或多个其中具有计算机可读指令的计算机可读介质，当计算机执行指令时，指令使计算机确定调整因数以补偿由于激光穿过后向反射器窗口导致的传播误差，并根据调整因数确定后向反射器反射点的位置以最小化传播误差。附图说明参考示例性而非限定性的附图，实施方式将仅通过实例的方式描述，图中相同的元件以相同的数字表示，其中图1(a)是现有技术的后向反射器。图1(b)是后向反射器实施例的透视图。图1(c)是图1(b)的后向反射器的剖视图。图2(a)是后向反射器的原理图。图2(b)是具有窗口的后向反射器的原理图。图3是相对于角A1的径向误差曲线图。图4是相对于角A1的横向误差曲线图。图5是相对于角A1的径向误差曲线图。图6是相对于角A1的横向误差曲线图。具体实施例方式示例性实施例可以实现为任何类型的无遮盖立方角锥后向反射器，球形安装后向反射器(SMR)即是其实例之一。在许多进行计量测量的工厂环境中，由于加工或其他工作活动使大量颗粒物质混入空气。该物质覆盖立方角锥玻璃的表面或集中在玻璃表面之间的边缘处。当累积了足够的物质，入射到后向反射器的激光束可能反射时功率减弱或波阵面变形。立方角锥的玻璃表面应该清理干净。但是，如果清洁不当，玻璃表面可能被划伤。在一些情况下，难于清理积聚在相邻玻璃平面结合的顶点的物质。本专利技术通过在后向反射器上放置平面玻璃窗口克服了这些难点。平面窗口可以用最少的劳动快速清洁并且如果被破坏容易替换。这增大了后向反射器保持清洁的可能性，并因此降低了由于后向反射器变脏引起测量误差的可能性。在立方角锥后向反射器上放置玻璃窗会导致一些潜在的问题。但是通过合理设计后向反射器组件，误差可以最小化。以下讨论这些设计技术。图1(a)是传统SMR10的透视图，其包括无遮盖立方角锥后向反射器11、球体12和凸缘13。三个垂直镜面的表面相交的点称为立方角锥的顶点33。在传统的SMR10中，顶点33尽可能靠近球体12的中心放置。凸缘13提供对立方角锥后向反射器11的保护，其还提供方便操作员的手柄。受保护的SMR的透视图如图1(b)所示，剖视图如图1(c)所示，其包括经修改的SMR主体25和保护外壳30。如传统SMR10一样，经修改的SMR主体25包括无遮盖立方角锥后向反射器11、球体12和凸缘13。但是，在经修改的SMR主体中立方角锥的顶点33从球的中心移开，其原因将在下面解释。保护外壳30包括窗口31和窗口支架32。图2(a)是表示传统SMR10的一部分即无遮盖立方角锥后向反射器11的原理图。射入激光束40以相对于对称轴41的角A1进入无遮盖立方角锥后向反射器，其照射到立方角锥的顶点，在立方角锥的三个垂直镜面上反射，并向后回扫光束路径离开后向反射器。图2(b)是表示无遮盖立方角锥后向反射器11和受保护SMR20的一部分窗口31的原理图。在图中夸大了窗口的厚度T以更清晰地表示玻璃内光线的弯曲。激光束40以相对于对称轴41的角A1进入窗口31。当激光束40进入窗口31时，其向内弯向窗口表面的法线。当其穿过窗口到达空气时，其远离窗口表面的法线向外弯曲，恢复到原始角度A1。如果没有窗口，激光通过的路径42如虚线所示。当有窗口31时，有窗口的激光束路径40与没有窗口的激光束路径42不重合。对称轴41与路径42的交叉点43以“X”标记。该点应该保持靠近球体的中心。这确保了无论SMR的方位(即角A1)如何变化跟踪器始终测量空间中的同一点。为了获得最佳的性能，立方角锥的顶点33应调整为偏离球体的中心，如图2(b)所示。如果角A1很小，则近似值至少为d＝T(1-1/n)，其中T是窗口厚度，n是窗口折射率。通过调整球体12内的立方角锥11而最小化测量径向和横向距离的误差从而实现受保护SMR20的最佳设计。径向距离沿径向测量，径向是从测量仪器到SMR的方向。横向距离沿位于SMR且垂直于径向的平面测量。受保护SMR径向误差ΔR为ΔR＝2 (1)距离L如图2(b)所示。为了求出L，从点43到激光束40与窗口31相交的点G画弧线，找到弧线与法线41相交的点F。从点F到窗口的距离是L＝(T+H-d)/cos(A1)-(T+H-d) (2)从顶点33到点F的光学距离是nT+H+L，其是式(1)中的最后一项。往返光学路径是该值的两倍，其说明了式(1)前的系数2。从顶点33到点G的光学距离是nT/cos(A2)+H/cos(A1)。这些项也可以在式(1)中找到。如果窗口31不引起径向测量中的误差，则从点33到G的光学距离应当等于从点33到F的光学距离，且式(1)中的径向误差ΔR应当为零。通过选择与球体中心相关的顶点33的深度d，能够变化距离L和式(1)中对应的误差ΔR。通过合理选择距离d，误差ΔR能够最小化。受保护SMR的横向误差ΔD是ΔD＝Tsin(A1-A2)/cos(A2)-d sin(A1)。(3)式(3)中的第一项代表玻璃窗口31引起的激光束40远离对称轴41的弯曲。第二项代表由于激光束越过点43而向对称轴41的方向传播并到达点33。式(3)中的第二项可以抵消第一项。通过合理选择距离d，第二项的大小可以调整以最小化误差ΔD。对于给定的角A1，d的特定值使径向误差最小，而不同的值使横向误差最小。且最优的深度d随着角A1变化。图形方式有助于在整个角度范围内选择最优的深度d。例如，假设受保护SMR具有下列特性T＝1mm，H＝21mm，n＝1.5。窗口支架32的清晰孔径确定了可能的角A1的范围。在本例中，假设A1可以从0度变化到25度(即周角是50度)。使用公式(1)、(2)和(3)及斯涅耳(Snell)定律，sin(A1)＝n sin(A2)，对不同深度d，径向和横向误差是角A1的函数。根据调整因数k可以方便地给出深度dd＝T(1-1/n)k (4)最优的调整因数k对小角度接近于1，对较大的角度更大一些。图3和4分别表示径向和横向误差的结果。从图中可以看出k＝1.09给本文档来自技高网...

【技术保护点】
调整激光后向反射器以补偿穿过后向反射器窗口的激光的方法，包括：确定调整因数以补偿由于激光穿过后向反射器窗口导致的传播误差；及根据调整因数调整后向反射器反射点的位置以使传播误差最小。

【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：西蒙拉布，劳伦斯B布朗，罗伯特E布里奇斯，
申请(专利权)人：FARO科技有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]