一種多波長(zhǎng)多光軸平行度檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及光學(xué)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別是設(shè)及光電測(cè)量系統(tǒng)的多波長(zhǎng)多光軸平行度 檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著光電技術(shù)的發(fā)展，集目標(biāo)探測(cè)、跟蹤掃描和激光測(cè)距為一體的光電檢測(cè)系統(tǒng) 在大尺寸工業(yè)測(cè)量領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，如激光測(cè)距機(jī)，光電經(jīng)締儀、激光跟蹤儀等 等。
[0003] 飛秒激光跟蹤儀的工作原理:首先在目標(biāo)點(diǎn)上安置一個(gè)反射器，其目的是將入射 的激光光束按原路返回；然后將跟蹤儀發(fā)出的激光光束瞄準(zhǔn)目標(biāo)反射器中屯、，當(dāng)目標(biāo)帶著 反射器一起移動(dòng)時(shí)，跟蹤儀發(fā)出的激光光束始終對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)反射器中屯、，保持實(shí)時(shí)跟蹤;此 時(shí)，返回的光束被檢測(cè)系統(tǒng)所接收，用來實(shí)時(shí)測(cè)算目標(biāo)的空間坐標(biāo)，從而確定目標(biāo)的空間位 置。
[0004] 飛秒激光跟蹤儀的出射光束由（633nm)跟蹤光束和（1560nm)飛秒測(cè)距光束兩部分 組成。為了保證儀器的測(cè)量和指向精度，首先要保證的是運(yùn)兩光束之間的平行度。由于受到 加工條件的限制，儀器組裝后，其多個(gè)波長(zhǎng)多光軸間平行性很難達(dá)到較高的精度，因此，需 要在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、裝調(diào)過程中進(jìn)行精確的檢測(cè)和調(diào)試，使各光軸間的平行性誤差控制在測(cè)量 精度允許的范圍內(nèi)，從而對(duì)目標(biāo)進(jìn)行局靈敏度換測(cè)。
[000引然而，由于飛秒光束的引入使得儀器中增加了（ 1560nm)短波紅外光束，而 (1560nm)短波紅外光束則是不可見光，運(yùn)對(duì)儀器的裝調(diào)和檢測(cè)來了很大的難度，尤其是多 光軸之間的平行度問題更是受到了巨大的挑戰(zhàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提出一種多波長(zhǎng)多光軸平行度檢測(cè)裝置及檢測(cè)方 法，用于飛秒激光跟蹤儀的多波長(zhǎng)多光軸平行度檢測(cè)，W便提高儀器的測(cè)量精度。
[0007] 本發(fā)明提供的多波長(zhǎng)多光軸平行度檢測(cè)裝置包括第一離軸拋物面反射鏡、第一平 面反射鏡、第一分色鏡、第一衰減片、第二平面反射鏡、第Ξ平面反射鏡、第一倍頻晶體、第 二分色鏡和可見光電探測(cè)器，
[0008] 所述第一離軸拋物面反射鏡用于將光束反射至所述第一平面反射鏡，所述第一平 面反射鏡用于將光束反射至第一分色鏡，所述第一分色鏡用于將短波長(zhǎng)光束反射至第一衰 減片，所述第二平面反射鏡用于將衰減后的短波長(zhǎng)光束反射至第二分色鏡，所述第二分色 鏡用于將短波長(zhǎng)光束反射至可見光電探測(cè)器；
[0009] 同時(shí)，所述第一分色鏡還用于將長(zhǎng)波長(zhǎng)光束透射至第Ξ平面反射鏡，所述第Ξ平 面反射鏡用于將長(zhǎng)波長(zhǎng)光束反射至第一倍頻晶體，所述第一倍頻晶體用于將長(zhǎng)波長(zhǎng)光束變 成短波長(zhǎng)光束，第二分色鏡用于將短波長(zhǎng)光束透射至可見光電探測(cè)器。
[0010] 在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述可見光電探測(cè)器位于第一離軸拋物面反射鏡的焦 平面處，用于探測(cè)光束的會(huì)聚光斑。
[0011] 在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，還包括角反射器、分光鏡、十字分劃板、第二離軸拋物 面反射鏡W及短波長(zhǎng)光束與長(zhǎng)波長(zhǎng)光束的混合光源，
[0012] 所述十字分劃板位于第一離軸拋物面反射鏡和第二離軸拋物面反射鏡的共同焦 平面處，所述第二離軸拋物面反射鏡用于將光束會(huì)聚到十字分劃板上，所述十字分劃板用 于將光束透射至分光鏡，所述分光鏡用于將光束依次反射至第一平面反射鏡、第一離軸拋 物面反射鏡、角反射器，所述角反射器用于將入射光束反射至第一離軸拋物面反射鏡。
[0013] 在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述多波長(zhǎng)多光軸平行度檢測(cè)裝置還包括自準(zhǔn)直儀， 所述自準(zhǔn)直儀用于探測(cè)十字分劃板的十字絲，通過十字分劃板上的十字絲與自準(zhǔn)直儀的十 字絲重合來標(biāo)定混合光源的位置。
[0014] 在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述混合光源由長(zhǎng)波長(zhǎng)激光器和短波長(zhǎng)激光器組成， 所述混合光源中的短波長(zhǎng)光束與長(zhǎng)波長(zhǎng)光束的出射光束平行。
[0015] 在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述檢測(cè)裝置還包括用于標(biāo)定混合光源中的短波長(zhǎng)光 束與長(zhǎng)波長(zhǎng)光束的出射光束平行度的光源標(biāo)定裝置，該光源標(biāo)定裝置包括第二倍頻晶體、 第二衰減片和第Ξ離軸拋物面反射鏡，所述可見光電探測(cè)器位于第Ξ離軸拋物面反射鏡的 焦平面處，所述第二倍頻晶體用于將長(zhǎng)波長(zhǎng)光束變成短波長(zhǎng)光束，并出射至第Ξ離軸拋物 面反射鏡，所述第二衰減片用于減小短波長(zhǎng)光束的光功率，并將光束出射至第Ξ離軸拋物 面反射鏡，所述第Ξ離軸拋物面反射鏡用于將光束反射至可見光電探測(cè)器。
[0016] 本發(fā)明還提供一種采用上述多波長(zhǎng)多光軸平行度檢測(cè)裝置進(jìn)行的檢測(cè)方法，包括 W下步驟：
[0017] 飛秒激光跟蹤儀發(fā)出的兩束激光光束首先經(jīng)第一離軸拋物面反射鏡和第一平面 反射鏡后入射到達(dá)第一分色鏡上;所述第一分色鏡將兩束激光光束分為兩個(gè)方向，其中短 波長(zhǎng)光束經(jīng)第一分色鏡反射后，分別通過第一衰減片、第二平面反射鏡和第二分色鏡后到 達(dá)可見光電探測(cè)器上;而長(zhǎng)波長(zhǎng)光束經(jīng)第一分色鏡透射后，通過第Ξ平面反射鏡、第一倍頻 晶體和第二分色鏡后到達(dá)可見光電探測(cè)器上；
[0018] 根據(jù)直角坐標(biāo)系中兩點(diǎn)的位置關(guān)系，計(jì)算長(zhǎng)波光束相對(duì)短波光束的夾角Θ為：
[0019]
[0020] 其中，f為第一離軸拋物面反射鏡的焦距；
[0021] x〇，y〇為長(zhǎng)波長(zhǎng)光束平行于短波長(zhǎng)光束時(shí)，會(huì)聚光斑在可見光電探測(cè)器上的坐標(biāo)位 置；
[0022] xi，yi為長(zhǎng)波長(zhǎng)光束不平行于短波長(zhǎng)光束時(shí)，會(huì)聚光斑在可見光電探測(cè)器上的坐標(biāo) 位置；
[0023] d為所述兩個(gè)坐標(biāo)位置的相對(duì)距離。
[0024] 在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述檢測(cè)方法還包括：
[0025] W自準(zhǔn)直儀為基準(zhǔn)標(biāo)定混合光源的位置，將自準(zhǔn)直儀放置在該檢測(cè)裝置的前端， 并對(duì)準(zhǔn)第一離軸拋物面反射鏡，打開混合光源中的短波長(zhǎng)激光光源，則短波長(zhǎng)光束經(jīng)第二 離軸拋物面反射鏡后聚焦到十字分劃板上；由十字分劃板透射的短波長(zhǎng)光束經(jīng)分光鏡、第 一平面反射鏡和第一離軸拋物面反射鏡反射后入射到自準(zhǔn)直儀上;調(diào)節(jié)混合光源的位置姿 態(tài)，使十字分劃板上的十字絲與自準(zhǔn)直儀的十字絲重合；
[0026] 標(biāo)定可見光電探測(cè)器的位置，去掉自準(zhǔn)直儀，在自準(zhǔn)直儀的位置放置角反射器，由 角反射器返回的短波長(zhǎng)光束經(jīng)過第一離軸拋物面反射鏡，第一平面反射鏡后入射到分光鏡 上；由分光鏡透射的部分短波長(zhǎng)光束經(jīng)過第一分色鏡反射后、入射到第一衰減片上，通過第 一衰減片后的短波長(zhǎng)光束經(jīng)第二平面反射鏡、第二分色鏡后入射到可見光電探測(cè)器上，調(diào) 節(jié)可見光電探測(cè)器的位置，直至觀察到清晰的十字絲；
[0027] 標(biāo)定長(zhǎng)波長(zhǎng)光束的像面位置，打開混合光源中長(zhǎng)波長(zhǎng)激光器光源，調(diào)節(jié)第二平面 反射鏡和第二分色鏡的位置，直至觀察到清晰的十字絲。
[0028] 在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述檢測(cè)方法還包括混合光源中的短波與長(zhǎng)波的出射 光束平行度標(biāo)定：
[0029] 打開混合光源，其中短波長(zhǎng)光束經(jīng)第二衰減片衰減、第Ξ離軸拋物面反射鏡后聚 焦到可見光電探測(cè)器上，而波長(zhǎng)光束先經(jīng)第二倍頻晶體轉(zhuǎn)換成短波長(zhǎng)的光束后