一種光電設備多光軸平行性定量檢測裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及光電設備檢測裝置技術領域，更具體涉及一種光電設備多光軸平行性定量檢測裝置，它適用于多波段光電設備之間的光軸平行性在線精確定量測試。
【背景技術】
[0002]光電設備包括紅外設備、電視設備以及激光設備，已廣泛應用于各行各業(yè)。光電設備由單體向集成化發(fā)展，將紅外/激光/電視集成在同一平臺上，可實現(xiàn)動態(tài)目標的探測與跟蹤功能。光電設備多光軸之間的光軸平行性是衡量多光譜光電設備系統(tǒng)性能的一項關鍵技術指標，直接影響到對動態(tài)目標的捕獲與跟蹤。
[0003]現(xiàn)有的多光譜光軸平行性檢測方法主要有野外遠距離目標法、靶板成像法、平行光管法、五棱鏡法等，野外遠距離目標法根據(jù)設備作用距離及設備精度要求選擇遠距離點狀目標進行校瞄，該方法不需要專用檢測儀器，操作簡單，適用于室外標校，但調校精度低；靶板成像法根據(jù)各光學通道的幾何軸心位置制作靶板，調節(jié)各光軸分別對準各自的靶心位置，該方法操作方便，成本低，野外、室內(nèi)均可使用，但易受人為主觀因素影響，調校精度較差;平行光管法采用大口徑平行光管，調節(jié)各光軸分別對準目標分劃板中心，該方法調校精度高，但平行光管體積較大，不易制作，只能在實驗室內(nèi)使用;對于較大的光學系統(tǒng)，可采用分立的多個平行光管，使每個平行光管與待測系統(tǒng)的多個子系統(tǒng)一一對應，也可采用五棱鏡法，對光束進行平移。但這兩種方法均存在調節(jié)環(huán)節(jié)多，難以操作的特點，精度受到影響。
[0004]因此，本發(fā)明提出了一種基于圖像智能感知的擴徑多光軸標定方法，采用離軸折疊雙曲面光學系統(tǒng)，實現(xiàn)小型便攜的寬光譜準直平行光管，將CCD圖像傳感器安裝于平行光管的主光軸上，二維平移臺置于焦平面上，通過CCD圖像傳感器實時采集二維平移臺焦平面處的十字分劃圖像，記錄十字分劃中心點位置，對于激光設備，輸出的激光經(jīng)平行光管后匯聚于焦平面形成黑斑，CCD圖像傳感器記錄光斑位置，對于電視/紅外設備，移動十字分劃，使十字分化與電視/紅外設備的視頻中心點重合，記錄此時十字分劃中心點位置，工控機解算出紅外/電視/激光三者之間的光軸誤差。通過擴徑組件能進行光束平移，實現(xiàn)光學系統(tǒng)通光口徑的有效擴展。本發(fā)明解決了多光譜光電設備測量基準難確定、測量口徑不能覆蓋多光軸、測量誤差難提取的難題，實現(xiàn)了多光軸平行性現(xiàn)場動態(tài)定量精確檢測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是在于提供了一種光電設備多光軸平行性定量檢測設備，解決了測量基準難確定、測量口徑不能覆蓋多光軸、測量誤差難提取的難題，實現(xiàn)多波段光電設備激光/紅外/白光兩兩光軸平行性的現(xiàn)場動態(tài)定量精確測量，具有光譜范圍寬、測量精度高，小型便攜等特點。
[0006]為了實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用以下技術措施:
一種光電設備多光軸平行性定量檢測設備，包括離軸折疊非球面光學系統(tǒng)、CCD圖像傳感器、二維平移臺和控制系統(tǒng)，所述的離軸折疊雙反光學系統(tǒng)包括殼體、非球面主鏡、非球面次鏡和轉折棱鏡組，殼體內(nèi)的非球面主鏡和非球面次鏡構成準直平行光管，所述的二維平移臺安裝在殼體后方，二維平移臺的十字分劃面與平行光管焦平面位置重合，光線從非球面次鏡反射到二維平移臺的十字分劃面，所述的轉折棱鏡組由第一直角棱鏡和第二直角棱鏡組成，第一直角棱鏡安裝在非球面次鏡下方，第一直角棱鏡接收二維平移臺的十字分劃面反射出的光線，第一直角棱鏡和第二直角棱鏡的斜面相對成90度放置且第二直角棱鏡位于第一直角棱鏡的下方，光線經(jīng)第一直角棱鏡垂直向下反射到第二直角棱鏡面上，實現(xiàn)光線的平行反轉，CCD圖像傳感器安裝在殼體底部，CCD圖像傳感器的鏡頭對準第二直角棱鏡反射面，便于CCD圖像傳感器組件實時采集焦平面圖像，通過調節(jié)CCD圖像傳感器前后位置實現(xiàn)二維平移臺焦平面處十字分劃圖像的實時采集，記錄十字分劃中心點位置，所述的控制系統(tǒng)的工控機分別與二維平移臺和CCD圖像傳感器連接，實現(xiàn)二維平移臺精確控制、CCD圖像傳感器圖像采集與分析、平行性誤差解算等功能。
[0007]所述的非球面主鏡和非球面次鏡都采用離軸雙曲面鏡，構成離軸卡塞格林式平行光管，非球面主鏡的曲率為-400.17mm，離軸量為102.5，非球面次鏡的曲率為-129.77mm，離軸量為24mm，兩者之間的間距為153mm。
[0008]所述的二維平移臺選用臺灣匠星科技的JTH105-30/STPHP2-2組件。
[0009]進一步地，所述的光電設備多光軸平行性定量檢測設備還包括五棱鏡組件和支架組，所述的支架組包括旋轉橫桿、支架導桿、高低鎖緊手輪、擴束器安裝座、鎖緊滑座、俯仰鎖緊手輪、擴束導桿和水平鎖緊手輪，所述的殼體的頂面固定連接固定機構，固定機構上端插入旋轉橫桿一端的通孔內(nèi)并通過螺絲鎖緊，旋轉橫桿沿固定機構的軸線旋轉，旋轉橫桿的另一端與支架導桿垂直固定連接，鎖緊滑座沿支架導桿上下滑動，通過高低鎖緊手輪緊固，鎖緊滑座安裝槽內(nèi)安裝擴束器安裝座，通過俯仰鎖緊手輪緊固，擴束器安裝座的通孔內(nèi)安裝水平滑移的擴束導桿，通過水平鎖緊手輪緊固，擴束導桿的兩端各安裝一個五棱鏡，兩個五棱鏡組件相對距離可以調節(jié)，從而實現(xiàn)不同間距的光束平移。
[0010]五棱鏡組件的底座套在擴束導桿上，可沿擴束導桿移動，以使得兩個棱鏡之間的間距可以調節(jié)。支架組和五棱鏡構成雙五棱鏡擴徑組件，雙五棱鏡擴徑組件安裝在殼體前方，以安裝支撐柱為旋轉軸進行旋轉平移，通過高低調節(jié)和俯仰調節(jié)實現(xiàn)不同間距光束的平移，從而可實現(xiàn)寬間距的光軸平移，滿足多類型光電設備的測試要求。
[0011 ]所述的控制系統(tǒng)包括PCl04工控機組件、供電模塊及控制軟件，用于控制二維平移臺和CCD圖像采集，計算光軸點誤差，實現(xiàn)多光軸平行性的定量解算。
[0012]—種基于圖像智能感知的擴徑多光軸標定方法，其步驟是:
(I)將待測光電設備置于檢測設備前方，利用光電設備的瞄準系統(tǒng)粗略瞄準檢測設備內(nèi)部的十字分劃；(2)控制二維平移臺移動十字分劃，使十字分劃的中心點與光電設備的紅夕卜/電視視場中心十字重合，記錄此時十字分劃中心點在CCD圖像傳感器上的成像位置;(3)對于光電設備激光分系統(tǒng)，在粗略瞄準的情況下發(fā)射激光，經(jīng)平行光管匯聚后在十字分劃面形成斑點，CCD記錄斑點對應位置；(4)采用圖像處理算法解算出任意兩點的距離，結合平行光管的焦距值，即可完成任意兩者光軸一致性的精確測量。當光電設備的光軸間距大于檢測設備平行光管通光口徑時，以光電設備的紅外窗口對準平行光管的通光口，轉動擴徑組件，將激光/電視光軸引入到通光口內(nèi)，實現(xiàn)寬間距光軸平行性的測量。
[0013]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點和效果: 采用離軸折疊非球面光學系統(tǒng)構成準直平行光管，具有寬光譜特性，為測試系統(tǒng)提供無窮遠目標或將入射激光匯聚至焦平面上，且體積小等優(yōu)點;采用精密二維平移臺，可實現(xiàn)紅外/白光設備的光軸中心的精確定位，定位精度達到0.0lmrad ；采用CCD圖像傳感器智能圖像采集與識別技術，可實現(xiàn)光電設備激光/紅外/電視三光光軸的現(xiàn)場動態(tài)定量檢測，檢測精度達到0.1mrad;采用雙五棱鏡擴徑組件，實現(xiàn)寬間距光電設備光軸平行性檢測，解決多光軸、寬間距光電設備光軸平行性檢測難題。采用便攜式工控機實現(xiàn)平移臺的控制和CCD圖像傳感器圖像的采集，定量解算出多光軸平行性誤差。同時該設備不受使用環(huán)境影響，無需合作目標，滿足室內(nèi)/室外光電設備寬間距光軸平行性精確檢測。
【附圖說明】
[0014]圖1為一種光電設備多光軸平行性定量檢測裝置結構示意圖。
[0015]圖2為光路圖。
[0016]圖3為支架組結構示意圖。
[0017]其中:1_殼體、2-非球面主鏡、3-非球面次鏡、4-轉折