專利名稱：多波段綜合光電性能野外在線測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)系統(tǒng)光學(xué)性能綜合測試裝置，具體地說是一種多波段綜合光電性能野外在線測量裝置。
背景技術(shù)：
目前用于光電性能測量的儀器、設(shè)備大多是單項(xiàng)參數(shù)或同一波段的綜合測量，不僅體積、質(zhì)量大，智能化程度低，而且多在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)使用。上世紀(jì)70年代開始到80年代中期，在國際上相繼研制出了一系列傳函測量儀，像英國伊靈·貝克(Ealing 8L Beck)公司的EROS系列傳遞函數(shù)測量儀、美國Tropel公司的MTF測量儀、我國的GCH-1型傳函儀等。這些都是白光波段單項(xiàng)參數(shù)的測量儀器，不僅操作復(fù)雜，而且易受環(huán)境因素干擾，測量耗時(shí)費(fèi)力，效率比較低下。自上世紀(jì)九十年代以來，幾個(gè)發(fā)達(dá)國家相繼開發(fā)出了一些光電測量儀器設(shè)備，如西德萊茲(Leitz)公司生產(chǎn)的OTF測定裝置，奧普通(Opton)公司生產(chǎn)的KVI型MTF物鏡檢查儀，以及Hofbauer-optik公司生產(chǎn)的MTFVARIANT和UNILENS測量儀等，還有美國Optikos公司的Video MTF ImageAnalysis System和Coherent-Ealing MTF、熱像測試設(shè)備等。這些儀器雖然自動(dòng)化、智能化程度大有提高，但仍然是單波段性能測試，而且白光性能測試沒有從根本上實(shí)現(xiàn)目標(biāo)場景的模擬和測試結(jié)果采集處理輸出的全自動(dòng)化，況且設(shè)備笨重，不能應(yīng)用于野外光電系統(tǒng)的在線測量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種集各波段測量功能綜合于一體的多波段綜合光電性能野外在線測量裝置，通過提高裝置的集成化程度、縮小體積、減輕重量，從而實(shí)現(xiàn)被檢光電系統(tǒng)光電性能的全自動(dòng)野外在線測量。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的該測量裝置是由白微光分劃目標(biāo)光源和照度對(duì)比度與圖案掃描控制電路連接，組成智能程控分劃板；由面源黑體目標(biāo)光源和溫差控制電路連接，組成紅外靶標(biāo)發(fā)生器；由紅外點(diǎn)目標(biāo)與激光脈沖光場模擬光源和功率控制與編碼控制電路連接，組成紅外點(diǎn)光源與激光光場模擬發(fā)射器；上述三部分分別與在支承工作架上支承連接的卡塞格林平行光管相接；上述三部分中的控制電路分別連接在工控單元的輸出串行接口上；在工控單元上設(shè)有接收被檢光電系統(tǒng)反映結(jié)果輸出的電路接口。
本發(fā)明通過智能程控分劃板、紅外靶標(biāo)發(fā)生器、紅外點(diǎn)光源與激光光場模擬發(fā)射器等與卡塞格林平行光管的分別連接，發(fā)出白微光、紅外熱像、紅外電視和激光等各個(gè)波段的用于光學(xué)性能檢測的模擬光源或檢測信號(hào)，通過被檢光電系統(tǒng)上的相應(yīng)物鏡分別接收后，輸出相應(yīng)的反映結(jié)果或信號(hào)。這些反映結(jié)果或信號(hào)通過電路接口再回傳到工控單元，經(jīng)工控單元中的微計(jì)算機(jī)采集處理后，直接輸出相應(yīng)的性能參數(shù)測量結(jié)果。采用這種結(jié)構(gòu)，使得檢測過程可以實(shí)現(xiàn)程控化，從而實(shí)現(xiàn)了被檢光電系統(tǒng)的多波段光電性能的自動(dòng)在線測量。本發(fā)明的關(guān)鍵就在于此。
本發(fā)明還可這樣實(shí)現(xiàn)所述的電路接口包括有USB接口和接收被檢光電系統(tǒng)激光反映結(jié)果的并行接口；圖像采集卡的輸出端與USB接口相接，圖像采集卡的輸入端與從被檢光電系統(tǒng)目視窗口攝取成像信號(hào)的像分析器及CCD的輸出端相接，在圖像采集卡上還設(shè)有接收被檢光電系統(tǒng)視頻輸出信號(hào)的輸入端；接收被檢光電系統(tǒng)激光發(fā)射信號(hào)的峰值功率采集器的輸出端通過電壓采集卡與USB接口相接。
這樣，本測量裝置對(duì)于被檢光電系統(tǒng)的白光、微光或紅外熱成像等的反映輸出結(jié)果，可從被檢光電系統(tǒng)的目視窗口中直接觀測，以直接測取相應(yīng)的性能參數(shù)。也可通過像分析器及CCD攝取該輸出結(jié)果，經(jīng)過儀器的分析后得出測量結(jié)果。還可將像分析器及CCD攝取的圖像信號(hào)通過圖像采集卡和USB接口直接傳輸?shù)焦た貑卧?，?jīng)工控單元中的微計(jì)算機(jī)采集處理后，輸出相應(yīng)的性能參數(shù)測量結(jié)果。對(duì)于被檢光電系統(tǒng)的紅外熱像或紅外電視等的反映輸出結(jié)果，還可通過被檢光電系統(tǒng)的視頻輸出端子，直接經(jīng)圖像采集卡和USB接口傳輸?shù)焦た貑卧善渲械奈⒂?jì)算機(jī)采集處理后，輸出相應(yīng)的性能參數(shù)測量結(jié)果。也可將被檢光電系統(tǒng)的電子信號(hào)輸出端與工控單元中微計(jì)算機(jī)的并行接口直接連接，利用微計(jì)算機(jī)直接采集被檢光電系統(tǒng)的激光測距回波、通訊指令等反映結(jié)果，經(jīng)微計(jì)算機(jī)計(jì)算處理后，輸出相應(yīng)性能參數(shù)的測量結(jié)果。對(duì)于被檢光電系統(tǒng)的激光發(fā)射輸出信號(hào)，可利用峰值功率采集器采集連續(xù)的激光脈沖光斑和峰值功率，檢測結(jié)果轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后，經(jīng)電壓采集卡和USB接口傳輸?shù)焦た貑卧?，以測取到激光光斑尺寸、發(fā)散角、峰值等性能參數(shù)。由此實(shí)現(xiàn)了被檢光電系統(tǒng)的多波段光電性能的在線綜合測量。
本發(fā)明是在工控單元中的微計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中配裝采集、控制和處理軟件，并加裝圖像采集卡、電壓采集卡，加裝包含智能程控分劃板、紅外靶標(biāo)發(fā)生器、紅外點(diǎn)光源與激光光場模擬發(fā)射器這三部分中的控制電路的目標(biāo)場景控制電路板等硬件。通過在卡塞格林平行光管上安裝智能程控分劃板、紅外靶標(biāo)發(fā)生器、紅外點(diǎn)光源與激光光場模擬發(fā)射器，實(shí)現(xiàn)各波段場景的模擬。通過支承工作架，實(shí)現(xiàn)卡塞格林平行光管與峰值功率采集器、圖像分析器及CCD三者之間以及與被檢光電系統(tǒng)的準(zhǔn)直定焦，從而在工控單元中的微機(jī)串行接口、并行接口和USB接口控制下，實(shí)現(xiàn)白微光儀器的分辨率、視差、倍率、畸變、MTF等性能參數(shù)，紅外熱成像器件的MRTD、MDTD、SiTF、MTF等性能參數(shù)，紅外電視測角儀視距評(píng)估、激光測距與制導(dǎo)光場模擬檢測、重頻脈沖激光峰值功率與連續(xù)激光光斑隨時(shí)間變化規(guī)律等二十余項(xiàng)性能參數(shù)的測量。
本發(fā)明的技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)之一，是利用照度對(duì)比度與圖案掃描控制電路和白微光分劃目標(biāo)光源的結(jié)合，在工控單元的控制下，形成一個(gè)照度、對(duì)比度、分劃圖案可調(diào)的自掃描白微光智能程控分劃板。它可使得分辨圖案、刀口圖案、玻羅板圖案等均可按照微機(jī)上設(shè)置的參數(shù)進(jìn)行自掃描顯示，而其照度、對(duì)比度等均可按相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行自動(dòng)控制。這樣，在對(duì)被檢光電系統(tǒng)中白微光的各種相關(guān)性能參數(shù)進(jìn)行測量時(shí)，就可避免原有各種分劃板的人工更換，從而提高了白微光波段性能參數(shù)檢測的工作效率和自動(dòng)化程度，并且由于其照度、對(duì)比度等是通過工控單元按相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行自動(dòng)控制的，由此也使得相關(guān)性能參數(shù)的測量精度有所提高。
本發(fā)明的技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)之二，是利用溫差控制電路與面源黑體目標(biāo)光源的結(jié)合，在工控單元的控制下，形成一個(gè)黑體輻射與環(huán)境溫差及圖案可控的紅外靶標(biāo)發(fā)生器。這樣，在對(duì)被檢光電系統(tǒng)中紅外熱成像的各種相關(guān)性能參數(shù)進(jìn)行測量時(shí)，就可使得四桿靶、方形靶、圓形靶、狹縫靶等按所需測試的參數(shù)自動(dòng)旋轉(zhuǎn)切換，目標(biāo)溫度可用溫差控制電路和電熱元件(帕爾貼)進(jìn)行穩(wěn)定的控制，并可對(duì)目標(biāo)溫度和背景溫度之差進(jìn)行實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地監(jiān)測和調(diào)節(jié)，由此提高了相關(guān)性能參數(shù)的測量精度。采用這種結(jié)構(gòu)形式的紅外靶標(biāo)發(fā)生器，可僅使用一個(gè)結(jié)構(gòu)小巧的面源黑體，改變了原有紅外靶標(biāo)發(fā)生器使用的兩個(gè)大箱體結(jié)構(gòu)的面源黑體，由此就使得紅外靶標(biāo)發(fā)生器的體積大為降低，促進(jìn)了本測量裝置整體體積的減小。
本發(fā)明的技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)之三，是利用紅外點(diǎn)目標(biāo)與激光脈沖光場模擬光源和功率控制與編碼控制電路的結(jié)合，形成了一個(gè)集紅外點(diǎn)光源模擬、激光測距與制導(dǎo)光場模擬、激光發(fā)射性能光電轉(zhuǎn)換等功能綜合于一體的收發(fā)性能測試頭(即紅外光源與激光光場模擬發(fā)射器)，該測試頭可連接發(fā)出功率可調(diào)的紅外光束，發(fā)散角為0.02mard，相當(dāng)于一個(gè)點(diǎn)光源，可實(shí)現(xiàn)紅外電視測角儀或紅外測角儀的作用距離仿真評(píng)估，同時(shí)還可以進(jìn)行任意功率、任意時(shí)序(頻率、占空比、回波個(gè)數(shù))、任意持續(xù)時(shí)間的激光測距與制導(dǎo)光場模擬，從而測量出激光接收器件的計(jì)數(shù)解碼性能。
本發(fā)明的技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)之四，是在接收反映結(jié)果或信號(hào)的電路接口之前，設(shè)計(jì)加裝了一個(gè)峰值功率采集器。該峰值功率采集器含有一個(gè)大視場、長焦距、體積小的攝遠(yuǎn)物鏡光學(xué)系統(tǒng)，配以一個(gè)高頻率脈沖保持展寬放電電路，由此可實(shí)現(xiàn)高精度的連續(xù)激光脈沖光斑采集和峰值功率采集，從而提高了對(duì)被檢光電系統(tǒng)激光光斑尺寸、發(fā)散角和峰值功率等參數(shù)的測量精度。
本發(fā)明測量裝置，結(jié)構(gòu)緊湊，各部分拆裝組合方便，便于攜帶，測試功能多樣，自動(dòng)化程度高，適于野外在線操作，因而可對(duì)被檢光電系統(tǒng)光電性能進(jìn)行野外在線測量。由此克服了原有測量裝置只能單波段、單項(xiàng)參數(shù)地在實(shí)驗(yàn)室中對(duì)被檢光電系統(tǒng)進(jìn)行的測量弊端。因而其通用性好，且實(shí)用性更強(qiáng)，使用價(jià)值更高，對(duì)提高被測裝備和光電儀器設(shè)備的工作性能，有著積極的促進(jìn)作用。


附圖是本發(fā)明測量裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式
如附圖所示，本發(fā)明測量裝置是由白微光分劃目標(biāo)光源1a和照度對(duì)比度與圖案掃描控制電路1b連接，組成智能程控分劃板1；由面源黑體目標(biāo)光源2a和溫差控制電路2b連接，組成紅外靶標(biāo)發(fā)生器2；由紅外點(diǎn)目標(biāo)與激光脈沖光場模擬光源3a和功率控制與編碼控制電路3b連接，組成紅外點(diǎn)光源與激光光場模擬發(fā)射器3。智能程控分劃板1、紅外靶標(biāo)發(fā)生器2和紅外點(diǎn)光源與激光光場模擬發(fā)射器3分別與在支承工作架5上支承連接的卡塞格林平行光管6相連接。各目標(biāo)光源或模擬光源的控制電路分別連接在工控單元4輸出端的串行接口4a上。各目標(biāo)光源或模擬光源均可采用已知結(jié)構(gòu)的光學(xué)測量部件，各控制電路也可采用常規(guī)的電路結(jié)構(gòu)搭建，并制成控制電路板，安裝于工控單元4中的微機(jī)系統(tǒng)中。
在工控單元4上設(shè)有接收被檢光電系統(tǒng)反映結(jié)果的電路接口，該電路接口包括有USB接口4b和接收被檢光電系統(tǒng)激光反映結(jié)果的并行接口4c。圖像采集卡7的輸出端與USB接口4b相接，圖像采集卡7的輸入端與像分析器及CCD 10的輸出端相接，圖像采集卡7上有另一輸入端與被檢光電系統(tǒng)視頻輸出端子11e相接。峰值功率采集器9的輸出端通過電壓采集卡8與USB接口4b相接。各結(jié)構(gòu)部件均有已知或定型結(jié)構(gòu)的相應(yīng)部件。
本發(fā)明中的工控單元4為本測量裝置的各部件提供系列的常用電源，并通過其中的微計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，對(duì)白微光的分劃圖案進(jìn)行自控調(diào)整，對(duì)紅外熱成像的各種靶標(biāo)進(jìn)行自動(dòng)切換，對(duì)紅外熱像的目標(biāo)與背景的溫差進(jìn)行實(shí)時(shí)精確監(jiān)測和調(diào)節(jié)，對(duì)紅外點(diǎn)目標(biāo)或激光光場的模擬發(fā)射進(jìn)行控制，對(duì)被檢光電系統(tǒng)的輸出結(jié)果進(jìn)行自動(dòng)采集、計(jì)算，并打印輸出準(zhǔn)確的測量結(jié)果。工控單元4可采用工業(yè)塑料壓模設(shè)計(jì)，重量輕，便攜行，還可進(jìn)行功能擴(kuò)展，如增加紫外等波段的性能測試，并留有接口，可實(shí)現(xiàn)有線或無線數(shù)據(jù)通信，為被檢光電系統(tǒng)的性能測試計(jì)量，提供了一個(gè)良好的工作平臺(tái)。本發(fā)明中的支承工作架5是用以支承連接卡塞格林平行光管6、峰值功率采集器9、像分析器及CCD攝像頭等，并使相互間保持準(zhǔn)直定焦，為本測量裝置的可靠工作，提供了空間位置保障?？ㄈ窳制叫泄夤?是實(shí)現(xiàn)多波段綜合光電性能檢測的重要部件之一，最好采用本申請(qǐng)人設(shè)計(jì)的專利產(chǎn)品(專利號(hào)ZL01201745)，其特點(diǎn)是可達(dá)到理論上的焦點(diǎn)與無窮遠(yuǎn)處物點(diǎn)的共扼，無像差存在，因而精度高，體積小，重量輕，所以特別適用于在本發(fā)明中對(duì)白微光觀瞄、紅外熱成像、紅外電視和激光等多種綜合光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行多波段、多光軸的測量校驗(yàn)。
附圖中，被檢綜合光電系統(tǒng)11中的接收物鏡，如白微光接收物鏡11a、紅外熱像接收物鏡11b、紅外電視測角或激光測距回波、通訊指令等的接收物鏡11c等，與卡塞格林平行光管6相對(duì)，以接收相應(yīng)的目標(biāo)光源或模擬光源，再經(jīng)被檢綜合光電系統(tǒng)11作用后，產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信號(hào)。其中的白光、微光輸出信號(hào)可在被檢光電系統(tǒng)的目視窗口11d直接觀測到；也可由附接的像分析器及CCD 10攝取，得出分析結(jié)果；或經(jīng)圖像采集卡7，傳送到工控單元4，由微計(jì)算機(jī)處理并輸出相應(yīng)的性能測試和評(píng)估結(jié)果。對(duì)于被檢光電系統(tǒng)11的紅外熱像或紅外電視等的反映輸出結(jié)果，通過被檢光電系統(tǒng)的視頻輸出端子11e，直接經(jīng)圖像采集卡7和USB接口4b傳輸?shù)焦た貑卧?，由其中的微計(jì)算機(jī)采集處理后，輸出相應(yīng)的性能參數(shù)測量結(jié)果。對(duì)于被檢光電系統(tǒng)11的激光測距回波或通訊指令等的反映結(jié)果，可直接輸出到工控單元4中微計(jì)算機(jī)的并行接口4c，經(jīng)微計(jì)算機(jī)計(jì)算處理后，輸出相應(yīng)性能參數(shù)的測量結(jié)果。
被檢光電系統(tǒng)11的激光發(fā)射輸出信號(hào)是由峰值功率采集器9接收，經(jīng)電壓采集卡8傳至工控單元4的USB接口4b，由微計(jì)算機(jī)處理，輸出相應(yīng)的性能檢測結(jié)果。像分析器及CCD 10還可與峰值功率采集器9準(zhǔn)直定焦，即可通過峰值功率采集器9中攝遠(yuǎn)物鏡所接收的激光光斑等圖像類結(jié)果，由像分析器及CCD 10攝取，再經(jīng)圖像采集卡7、USB接口4b傳至工控單元4，由工控單元4進(jìn)行處理，輸出相關(guān)的測量結(jié)果，從而拓展了本裝置的測量內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種多波段綜合光電性能野外在線測量裝置，其特征在于由白微光分劃目標(biāo)光源(1a)和照度對(duì)比度與圖案掃描控制電路(1b)連接組成智能程控分劃板(1)；由面源黑體目標(biāo)光源(2a)和溫差控制電路(2b)連接組成紅外靶標(biāo)發(fā)生器(2)；由紅外點(diǎn)目標(biāo)與激光脈沖光場模擬光源(3a)和功率控制與編碼控制電路(3b)連接組成紅外點(diǎn)光源與激光光場模擬發(fā)射器(3)；上述三部分分別與在支承工作架(5)上支承連接的卡塞格林平行光管(6)相接；上述三部分中的控制電路分別連接在工控單元(4)的輸出串行接口(4a)上；在工控單元(4)上設(shè)有接收被檢光電系統(tǒng)反映結(jié)果輸出的電路接口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多波段綜合光電性能野外在線測量裝置，其特征在于所述的電路接口包括有USB接口(4b)和接收被檢光電系統(tǒng)激光反映結(jié)果的并行接口(4c)；圖像采集卡(7)的輸出端與USB接口(4b)相接，圖像采集卡(7)的輸入端與從被檢光電系統(tǒng)目視窗口攝取成像信號(hào)的像分析器及CCD(10)的輸出端相接，在圖像采集卡(7)上還設(shè)有接收被檢光電系統(tǒng)視頻輸出信號(hào)的輸入端；接收被檢光電系統(tǒng)激光發(fā)射信號(hào)的峰值功率采集器(9)的輸出端通過電壓采集卡(8)與USB接口(4b)相接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多波段綜合光電性能野外在線測量裝置，其特征在于像分析器及CCD(10)還與峰值功率采集器(9)準(zhǔn)直定焦。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多波段綜合光電性能野外在線測量裝置，其結(jié)構(gòu)是由白微光分劃目標(biāo)光源和照度對(duì)比度與圖案掃描控制電路連接，組成智能程控分劃板；由面源黑體目標(biāo)光源和溫差控制電路連接，組成紅外靶標(biāo)發(fā)生器；由紅外點(diǎn)目標(biāo)與激光脈沖光場模擬光源和功率控制與編碼控制電路連接，組成紅外點(diǎn)光源與激光光場模擬發(fā)射器；上述三部分分別與在支承工作架上支承連接的卡塞格林平行光管相接；上述三部分中的控制電路分別連接在工控單元的串行接口上；在工控單元上設(shè)有接收被檢光電系統(tǒng)反映結(jié)果輸出的電路接口。本發(fā)明適于野外在線操作，可對(duì)被檢光電系統(tǒng)光電性能進(jìn)行野外在線綜合測量。
文檔編號(hào)G01M11/02GK1632500SQ200410092439
公開日2005年6月29日 申請(qǐng)日期2004年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月27日
發(fā)明者陳志斌, 龍書林, 卓家靖 申請(qǐng)人:中國人民解放軍總裝備部軍械技術(shù)研究所