一種標(biāo)定多光軸光學(xué)系統(tǒng)光軸平行度的裝置及其標(biāo)定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光學(xué)系統(tǒng)測定領(lǐng)域，具體是一種標(biāo)定多光軸光學(xué)系統(tǒng)光軸平行度的裝 置及其標(biāo)定方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的光軸平行度校正方法及裝置使用大口徑離軸拋物面反射式平行光管，平行 光管的口徑覆蓋被測的多光軸光學(xué)系統(tǒng)，通過多光軸光學(xué)系統(tǒng)分劃板后端光源發(fā)出的平行 光經(jīng)拋物面反射式平行光管反射，光束匯聚的焦點(diǎn)離開光軸，通過各個(gè)焦點(diǎn)的位置即可判 定多光軸光學(xué)系統(tǒng)的光軸平行度。但這種方法校正的系統(tǒng)對(duì)拋物面反射鏡的口徑及面形要 求較高，使得標(biāo)定設(shè)備加工制作復(fù)雜，周期長，成本較高，且在校正過程中更換光源，存在人 為操作誤差，校正精度難以保證。為解決以上問題，肖茂森、吳易明等人提出了《多光軸平行 性校正儀及其標(biāo)定方法》（專利號(hào)：CN102620688)，降低了校正設(shè)備的制作安裝成本，且能夠 靈活配置以適應(yīng)不同的多光軸光學(xué)系統(tǒng)的校正需求。
[0003] 以上各個(gè)方法是針對(duì)于后端具有光源或內(nèi)部具有分劃板的光學(xué)系統(tǒng)，無法適用于 常規(guī)采集圖像(如監(jiān)視或攝影）用的多光軸光學(xué)系統(tǒng)光軸平行性的校正。而對(duì)于該類系統(tǒng)， 目前普遍采用的方法是借助激光測距儀、十字靶板以及帶有分劃板的望遠(yuǎn)系統(tǒng)，通過望遠(yuǎn) 系統(tǒng)瞄準(zhǔn)十字分劃線并測距，將瞄準(zhǔn)線偏移直至目標(biāo)偏離視場，根據(jù)得出的各個(gè)偏移距離 和待測系統(tǒng)光軸與望遠(yuǎn)系統(tǒng)瞄準(zhǔn)軸的距離，解算出二者的光軸偏差。該方法通過測距來實(shí) 現(xiàn)角度的檢測，多個(gè)光學(xué)系統(tǒng)組合使得設(shè)備的口徑和體積較大，給安裝調(diào)試以及運(yùn)輸帶來 不便。對(duì)于沒有測距儀及望遠(yuǎn)系統(tǒng)的多光軸光學(xué)系統(tǒng)，無法實(shí)現(xiàn)光軸平行度檢測，另外系 統(tǒng)引入的誤差因素較多，測量結(jié)果的可靠性不高。近年來，學(xué)者們又提出了采用ZYGO干涉 儀或內(nèi)部具有十字分劃線且能夠發(fā)出多種光譜的平行光管來標(biāo)定多光軸光學(xué)系統(tǒng)的光軸 平行度，這些標(biāo)定方法均存在檢測設(shè)備制造復(fù)雜或價(jià)格昂貴，系統(tǒng)對(duì)場地要求較高，體積龐 大，標(biāo)定過程中需要更換功能模塊，操作復(fù)雜等缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種標(biāo)定多光軸光學(xué)系統(tǒng)光軸平行度的裝置及其標(biāo)定方 法，以解決上述【背景技術(shù)】中提出的問題。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案： 一種標(biāo)定多光軸光學(xué)系統(tǒng)光軸平行度的裝置，包括高精度自準(zhǔn)直經(jīng)煒儀、平面反射鏡、 待標(biāo)定多光軸光學(xué)系統(tǒng)、基座、十字靶板和旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，所述多光軸光學(xué)系統(tǒng)和平面反射鏡均 安裝在基座上，且平面反射鏡位于多光軸光學(xué)系統(tǒng)后端，所述基座放置于旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上，所述 十字靶板固定在待標(biāo)定多光軸光學(xué)系統(tǒng)前端最大鏡頭焦距1000倍以外的位置，所述自準(zhǔn) 直經(jīng)煒儀設(shè)置在平面反射鏡后端且瞄準(zhǔn)測量平面反射鏡。
[0006] 作為本發(fā)明進(jìn)一步方案：標(biāo)定多光譜的多光軸光學(xué)系統(tǒng)的光軸平行度時(shí)采用多光 譜十字靶板。
[0007] -種標(biāo)定多光軸光學(xué)系統(tǒng)光軸平行度的裝置的標(biāo)定方法，具體步驟如下： (1) 獲得自準(zhǔn)直經(jīng)煒儀對(duì)于平面反射鏡法線所在方位角為％ ; (2) 轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，使旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上的待標(biāo)定多光軸光學(xué)系統(tǒng)沿方位方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)觀察 標(biāo)定多光軸光學(xué)系統(tǒng)成像結(jié)果，當(dāng)十字靶板剛剛出現(xiàn)在鏡頭1視場邊緣時(shí)，記錄此時(shí)自準(zhǔn) 直經(jīng)煒儀瞄準(zhǔn)測量平面反射鏡的方位值％; (3) 繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，在同一側(cè)，當(dāng)十字靶板剛出現(xiàn)在鏡頭2視場邊緣時(shí)，記錄此時(shí) 自準(zhǔn)直經(jīng)煒儀瞄準(zhǔn)測量平面反射鏡的方位值馬-α 其中自準(zhǔn)直經(jīng)煒儀順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)方 位值變大，兩鏡頭邊緣視場的夾角為於； (4) 繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，至十字靶板從另外一側(cè)偏離鏡頭1的視場，并在鏡頭視場邊緣 時(shí)，記錄此時(shí)自準(zhǔn)直經(jīng)煒儀瞄準(zhǔn)測量平面反射鏡的方位值叫，其中網(wǎng)為鏡頭1的視 場角； (5) 繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，當(dāng)十字靶板剛剛出現(xiàn)在鏡頭2視場邊緣時(shí)，記錄此時(shí)自準(zhǔn)直經(jīng) 煒儀瞄準(zhǔn)測量平面反射鏡的方位值％-?-蘆+%，吟為鏡頭2的視場角； (6) 則多次測量的自準(zhǔn)直經(jīng)煒儀的方位值進(jìn)行計(jì)算，則 鏡頭1光軸所在的方位角與平面反射鏡法線之間的夾角為：
[0008] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明方法消除了平面鏡的安裝誤差，且 該系統(tǒng)具有極大降低檢測設(shè)備的制作和安裝難度，對(duì)場地要求不高、測量操作方便、適用性 高的優(yōu)點(diǎn)，而且該系統(tǒng)和方法適用于多光軸光學(xué)系統(tǒng)以及多光譜的多光譜光學(xué)系統(tǒng)光軸平 行度的測量或標(biāo)定。
【附圖說明】
[0009] 圖1為本發(fā)明裝置的示意圖。
[0010] 圖2為本發(fā)明的標(biāo)定結(jié)構(gòu)原理圖。
[0011] 圖3為本發(fā)明標(biāo)定方法中各方位角度值示意圖。
[0012] 圖中：1-高精度自準(zhǔn)直經(jīng)煒儀；2-平面反射鏡；21-平面反射鏡法線；3-旋轉(zhuǎn)平 臺(tái)；4 _待標(biāo)走多光軸光學(xué)系統(tǒng)；41_鏡頭1 ;411_鏡頭1邊緣視場；412_鏡頭1光軸；413_鏡 頭1邊緣視場；42 _鏡頭2 ;421_鏡頭2邊緣視場；422_鏡頭2光軸；423_鏡頭2邊緣視場； 5-十字靶板；6-基座。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0014] 請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明實(shí)施例中，一種標(biāo)定多光軸光學(xué)系統(tǒng)光軸平行度的裝置，包括 高精度自準(zhǔn)直經(jīng)煒儀、平面反射鏡、待標(biāo)定多光軸光學(xué)系統(tǒng)、基座、十字靶板和旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，多 光軸光學(xué)系統(tǒng)和平面反射鏡均安裝在基座上，且平面反射鏡位于多光軸光學(xué)系統(tǒng)后端，基 座放置于旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上，十字靶板固定在待標(biāo)定多光軸光學(xué)系統(tǒng)前端最大鏡頭焦距1000倍 以外的位置，自準(zhǔn)直經(jīng)煒儀設(shè)置在平面反射鏡后端且瞄準(zhǔn)測量平面反射鏡。
[0015] 如圖2和圖3所示，一種標(biāo)定多光軸光學(xué)系統(tǒng)光軸平行度的裝置的標(biāo)定方法，具體 步驟如下： (1) 獲得自準(zhǔn)直經(jīng)煒儀對(duì)于平面反射鏡法線所在方位角為％ ; (2) 轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，使旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上的待標(biāo)定多光軸光學(xué)系統(tǒng)沿方位方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)觀察 標(biāo)定多光軸光學(xué)系統(tǒng)成像結(jié)果，當(dāng)十字靶板剛剛出現(xiàn)在鏡頭1視場邊緣時(shí)，記錄此時(shí)自準(zhǔn) 直經(jīng)煒儀瞄準(zhǔn)測量平面反射鏡的方位值; (3) 繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，在同一側(cè)，當(dāng)十字靶板剛出現(xiàn)在鏡頭2視場邊緣時(shí)，記錄此時(shí) 自準(zhǔn)直經(jīng)煒儀瞄準(zhǔn)測量平面反射鏡的方位值^-α-於，其中自準(zhǔn)直經(jīng)煒儀順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)方 位值變大，兩鏡頭邊緣視場的夾角為於； (4) 繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，至十字靶板從另外一側(cè)偏離鏡頭1的視場，并在鏡頭視場邊緣 時(shí)，記錄此時(shí)自準(zhǔn)直經(jīng)煒儀瞄準(zhǔn)測量平面反射鏡的方位值GfeSCC洗Μ，其中網(wǎng)為鏡頭1的視 場角； (5) 繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，當(dāng)十字靶板剛剛出現(xiàn)在鏡頭2視場邊緣時(shí)，記錄此時(shí)自準(zhǔn)直經(jīng) 煒儀瞄準(zhǔn)測量平面反射鏡的方位值為鏡頭2的視場角； (6) 則自準(zhǔn)直經(jīng)煒儀多次測量的方位值進(jìn)行計(jì)算，則 鏡頭1光軸所在的方位角與平面反射鏡法線之間的夾角為：
[0016] 同理，多光軸的多光軸光學(xué)系統(tǒng)的光軸平行性也可采用以上方法測量得出，只需 采用對(duì)應(yīng)的多光譜十字靶板即可，即該系統(tǒng)也可適用于多光譜的多光軸光學(xué)系統(tǒng)光軸平行 度的測量或標(biāo)定。
[0017] 通過（4)式可以看出，該方法消除了平面鏡的安裝誤差，且該系統(tǒng)具有極大降低檢 測設(shè)備的制作和安裝難度，對(duì)場地要求不高、測量操作方便、適用性高等特點(diǎn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種標(biāo)定多光軸光學(xué)系統(tǒng)光軸平行度的裝置，包括高精度自準(zhǔn)直經(jīng)煒儀、平面反射 鏡、待標(biāo)定多光軸光學(xué)系統(tǒng)、基座、十字靶板和旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，其特征在于，所述多光軸光學(xué)系統(tǒng) 和平面反射鏡均安裝在基座上，且平面反射鏡位于多光軸光學(xué)系統(tǒng)后端，所述基座放置于 旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上，所述十字靶板固定在待標(biāo)定多光軸光學(xué)系統(tǒng)前端最大鏡頭焦距1000倍以外 的位置，所述自準(zhǔn)直經(jīng)煒儀設(shè)置在平面反射鏡后端且瞄準(zhǔn)測量平面反射鏡。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的標(biāo)定多光軸光學(xué)系統(tǒng)光軸平行度的裝置，其特征在于，標(biāo)定 多光譜的多光軸光學(xué)系統(tǒng)的光軸平行度時(shí)采用多光譜十字靶板。3. -種如權(quán)利要求1所述的標(biāo)定多光軸光學(xué)系統(tǒng)光軸平行度的裝置的標(biāo)定方法，其特 征在于，具體步驟如下： (1) 獲得自準(zhǔn)直經(jīng)煒儀測量得到的平面反射鏡法線所在方位角為_ ; (2) 轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，使旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上的待標(biāo)定多光軸光學(xué)系統(tǒng)沿方位方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)觀察 標(biāo)定多光軸光學(xué)系統(tǒng)成像結(jié)果，當(dāng)十字靶板剛剛出現(xiàn)在鏡頭1視場邊緣時(shí)，記錄此時(shí)自準(zhǔn) 直經(jīng)煒儀瞄準(zhǔn)測量平面反射鏡的方位值% ; (3) 繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，在同一側(cè)，當(dāng)十字靶板剛出現(xiàn)在鏡頭2視場邊緣時(shí)，記錄此時(shí) 自準(zhǔn)直經(jīng)煒儀瞄準(zhǔn)測量平面反射鏡的方位值％…樣其中自準(zhǔn)直經(jīng)煒儀順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)方 位值變大，兩鏡頭邊緣視場的夾角為# ; (4) 繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，至十字靶板從另外一側(cè)偏離鏡頭1的視場，并在鏡頭視場邊緣 時(shí)，記錄此時(shí)自準(zhǔn)直經(jīng)煒儀瞄準(zhǔn)測量平面反射鏡的方位值%…i+H，其中_為鏡頭1的視 場角； (5) 繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，當(dāng)十字靶板剛剛出現(xiàn)在鏡頭2視場邊緣時(shí)，記錄此時(shí)自準(zhǔn)直經(jīng) 煒儀瞄準(zhǔn)測量平面反射鏡的方位值％-從…為鏡頭2的視場角； (6 )將自準(zhǔn)直經(jīng)煒儀多次測量的方位值進(jìn)行計(jì)算，則 鏡頭1光軸所在的方位角與平面反射鏡法線之間的夾角為：
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種標(biāo)定多光軸光學(xué)系統(tǒng)光軸平行度的裝置及其標(biāo)定方法，裝置包括高精度自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀、平面反射鏡、待標(biāo)定多光軸光學(xué)系統(tǒng)、基座、十字靶板和旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，多光軸光學(xué)系統(tǒng)和平面反射鏡均安裝在基座上，基座放置于旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上，十字靶板固定在光學(xué)系統(tǒng)前端最大鏡頭焦距1000倍以外位置，自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀設(shè)置在平面反射鏡后端并瞄準(zhǔn)；通過多次旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，獲得每次自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀瞄準(zhǔn)測量平面反射鏡的方位值，計(jì)算多次測量的方位值即可得各光軸所在方位。本發(fā)明能降低檢測設(shè)備的制作和安裝難度，對(duì)場地要求不高，測量操作方便，適用性高，消除了平面鏡的安裝誤差，適用于多光軸光學(xué)系統(tǒng)以及多光譜的多光軸光學(xué)系統(tǒng)光軸平行度的測量或標(biāo)定。
【IPC分類】G01M11/02, G01B11/27, G01B11/26
【公開號(hào)】CN105091792
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510251375
【發(fā)明人】李春艷, 鞏稼民, 湯琦, 喬琳
【申請(qǐng)人】西安郵電大學(xué)
【公開日】2015年11月25日
【申請(qǐng)日】2015年5月12日