CN103345039A - 角锥棱镜水平式光学定轴系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及角锥棱镜水平式光学定轴系统及方法，包括旋转车床主轴、姿态控制工装、镜框、内调焦望远镜、CCD相机以及PC机，姿态控制工装设置在旋转车床主轴上，镜框设置在姿态控制工装的一端，内调焦望远镜位于镜框的出射窗口的正前方，且与CCD相机连接；CCD相机接收内调焦望远镜观察到的像点，所述CCD相机的另一端与PC机连接，角锥棱镜固定在镜框内。本发明针对现有角锥棱镜光轴确定方法空白的技术问题，本发明完全采用光学非接触式测量方式，保证光轴与回转平台回转轴的重合精度。

Description

角锥棱镜水平式光学定轴系统及方法

技术领域

本发明属于光学定心领域，具体涉及一种角锥镜水平式光学定轴系统及方法。

背景技术

角锥棱镜（回归反射器）是一种依据临界角原理制造的内部全反射棱镜，它不受入射角度大小的影响，把入射光反射180度。就是说，对于任一条进入通光孔径的入射光线,都将被高效地按原方向反射回去。早在第二次世界大战期间就应用角锥棱镜寻找秘密的飞机场。飞行员只要靠近他的前额装上一只闪光灯而不需要从地面上射击出光线，位于飞机场上的棱镜按原路返回光束，因而发现飞机场。在阿波罗（Apollo）宇宙航行中，角锥棱镜有着重要的应用。月球表面上放置50只以上角锥棱镜的阵列，然后天文学家将高功率的激光束射向棱镜阵列，再用望远镜接收返射回来的光束。激光束经过由地球到月球的两倍行程，大约需要时间2.8s，由此可以精确地计算出地球到月球的距离。

角锥棱镜被越来越多的应用，但是却没有一种能够确定角锥棱镜的光轴的方法，影响角锥棱镜的使用精度。

发明内容

针对现有角锥棱镜光轴确定方法空白的技术问题，本发明提供一种角锥棱镜水平式光学定轴系统及方法。

本发明的技术解决方案为：

角锥棱镜水平式光学定轴系统，其特殊之处在于：包括旋转车床主轴、姿态控制工装、镜框、内调焦望远镜、CCD相机以及PC机，

所述姿态控制工装设置在旋转车床主轴上，所述镜框设置在姿态控制工装的一端，所述内调焦望远镜位于镜框的出射窗口的正前方，且与CCD相机连接；所述CCD相机接收内调焦望远镜观察到的像点，所述CCD相机的另一端与PC机连接，角锥棱镜固定在镜框内。

一种基于角锥棱镜水平式光学定轴系统的定轴方法，其特殊之处在于：包括以下步骤：

1】寻找到角锥棱镜端面的自准直反射像点：

将内调焦望远镜调焦到无穷远位置，成在内调焦望远镜上的像点即为角锥棱镜端面的自准直反射像；

2】寻找角锥棱镜的多次反射像点；

将内调焦望远镜调焦到角锥棱镜的顶点位置，利用角锥棱镜的反射原理，内调焦望远镜分划板的发光十字丝通过角锥棱镜的所成的像点即为多次反射像点；

3】将步骤1】、步骤2】找到的两个像点通过CCD相机显示在PC机上；

4】调整姿态控制工装，并观察PC机上的两个像点，直至角锥棱镜端面的自准直反射像点和角锥棱镜的多次反射像点的运动轨迹由划大圆逐渐变为划小圆甚至接近静止不动，此时角锥棱镜的光轴与旋转车床主轴重合。

本发明所具有的优点：

1、本发明的角锥棱镜水平式光学定轴系统，结构简单，定心精度高。

2、本发明完全采用光学非接触式测量方式，寻找角锥棱镜端面的自准直反射像点和角锥棱镜的多次反射像点，通过调整姿态控制工装改变角锥棱镜的空间姿态，控制两像点在内调焦望远镜内的跳动量，保证光轴与回转平台回转轴的重合精度。

3、本发明为角锥棱镜的再装配奠定基础。

附图说明

图1为本发明的角锥棱镜水平式光学定轴系统的结构示意图；

其中附图标记为：1-旋转车床主轴，2-姿态控制工装，3-角锥棱镜，4-镜框，5-内调焦望远镜，6-CCD相机，7-PC机。

具体实施方式

如图1所示角锥棱镜水平式光学定轴系统，包括旋转车床主轴1、姿态控制工装2、镜框4、内调焦望远镜5、CCD相机6以及PC机7，姿态控制工装设置在旋转车床主轴上，镜框设置在姿态控制工装的一端，内调焦望远镜位于镜框的出射窗口的正前方，且与CCD相机连接；CCD相机接收内调焦望远镜观察到的像点，所述CCD相机的另一端与PC机连接，角锥棱镜3固定在镜框内。

本发明通过内调焦望远镜寻找角锥棱镜前端面自准值反射像和角锥棱的多次反射像，旋转车床主轴并调整姿态控制工装使两像均不晃动，其光轴即可确定（此时角锥棱镜光轴和车床主轴重合），车削结构件相关部位，保证其与光轴的同心度和垂直度。

具体步骤：

1、将内调焦望远镜调焦到无穷远位置，寻找到角锥棱镜端面的自准直反射像；

2、再将内调焦望远镜调焦到角锥棱镜顶点位置，利用角锥棱镜的反射原理，寻找内调焦望远镜分划板发光十字丝通过角锥棱镜的多次反射像；

3、通过调整姿态控制工装，控制两像点的晃动量，使两点像不晃动；

4、此时角锥棱镜的光轴已经可以确定，即角锥棱镜的光轴和旋转车床主轴中心重合。

Claims (2)

1.角锥棱镜水平式光学定轴系统，其特征在于：包括旋转车床主轴、姿态控制工装、镜框、内调焦望远镜、CCD相机以及PC机，

所述姿态控制工装设置在旋转车床主轴上，所述镜框设置在姿态控制工装的一端，所述内调焦望远镜位于镜框的出射窗口的正前方，且与CCD相机连接；所述CCD相机接收内调焦望远镜观察到的像点，所述CCD相机的另一端与PC机连接，角锥棱镜固定在镜框内。

2.一种基于权利要求1所述的角锥棱镜水平式光学定轴系统的定轴方法，其特征在于：包括以下步骤：

1】寻找到角锥棱镜端面的自准直反射像点：

将内调焦望远镜调焦到无穷远位置，成在内调焦望远镜上的像点即为角锥棱镜端面的自准直反射像；

2】寻找角锥棱镜的多次反射像点；

将内调焦望远镜调焦到角锥棱镜的顶点位置，利用角锥棱镜的反射原理，内调焦望远镜分划板的发光十字丝通过角锥棱镜的所成的像点即为多次反射像点；

3】将步骤1】、步骤2】找到的两个像点通过CCD相机显示在PC机上；

4】调整姿态控制工装，并观察PC机上的两个像点，直至角锥棱镜端面的自准直反射像点和角锥棱镜的多次反射像点的运动轨迹由划大圆逐渐变为划小圆甚至接近静止不动，此时角锥棱镜的光轴与旋转车床主轴重合。

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