CN103925938A - 用于光电测量设备性能指标检测的倒摆式模拟目标源 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于光电测量设备性能指标检测的倒摆式模拟目标源，包括：竖直方向上依次设置的多个用来模拟具有不同俯仰角的无穷远光学目标的相互平行的平行光管；在多个平行光管像面处安放有不同形状的分划板，其用来产生多个用于光电测量设备成像的目标。本发明提出的倒摆式模拟目标源可以为光电测量设备室内性能检测提供静态检测目标源和动态目标源一体化的检测设备；并且可以产生具有多种具有不同俯仰角的运动目标源；目标轨迹更符合实际状态，对光电测量设备室内静、动态性能检测具有重要意义。

Description

用于光电测量设备性能指标检测的倒摆式模拟目标源

技术领域

本发明涉及一种检测光电测量设备，特别涉及一种用于光电测量设备性能指标检测的倒摆式模拟目标源。

背景技术

在光电测量设备的研制装调、出厂检测过程中需要在室内对其静态测角精度和动态跟踪性能进行检测，来保证其性能指标满足设计要求。为满足光电测量设备指标项目检测，必须提供专门的精密检测装置。目前采用的主要方法是采用静态检测架完成对光电测量设备静态测角精度的检测，采用光学动态靶标完成对光电测量设备动态跟踪性能的检测。静态检测架是在铸铁支架上安装多个平行光管作为目标源，用于光电测量设备照准差、零位差、水平轴误差以及静态测角误差检测。动态光学靶标是在旋转臂上安装平行光管和反射镜，力矩电机带动旋转臂转动产生圆周运动的目标，光电测量设备跟踪该目标完成对跟踪性能指标的检测。光学动态靶标的目标源的运动轨迹固定，具有较高的运动精度，但是运动轨迹固定，无法产生具有多种轨迹的运动目标。

发明内容

本发明要解决现有技术中无法利用一种检测装置实现对光电测量设备静态测角精度和动态跟踪性能的检测的技术问题，提供一种可以实现静、动态性能指标检测，并提供多种轨迹的模拟目标源的，用于光电测量设备性能指标检测的倒摆式模拟目标源。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：

一种用于光电测量设备性能指标检测的倒摆式模拟目标源，包括：

竖直方向上依次设置的多个用来模拟具有不同俯仰角的无穷远光学目标的相互平行的平行光管；

在多个平行光管像面处安放有不同形状的分划板，其用来产生多个用于光电测量设备成像的目标；

静态模拟目标源模式时，该倒摆式模拟目标源可根据多个平行光管提供具有不同俯仰角的目标作为真值，完成光电测量设备的静态测角精度检测；

动态模拟目标源模式时，该倒摆式模拟目标源可根据被检光电测量设备角速度和角加速度指标，通过主控计算机中的主控软件设置倒摆摆臂的摆动速度和角度范围。

在上述技术方案中，多个所述平行光管由上至下依次包括：65°平行光管、45°平行光管、30°平行光管以及0°平行光管各一个。

在上述技术方案中，当其处于静态模拟目标源模式时，静态定位机构可固定倒摆配重，使倒摆摆臂保持稳定。

在上述技术方案中，动态模拟目标源模式时，主控计算机通过RS422串行通讯接口将控制命令给伺服控制器，伺服控制器产生PWM信号至驱动器及电源，驱动器及电源的输出通过导电环驱动力矩电机带动倒摆摆臂摆动，从而使目标源生成动态模拟目标。

在上述技术方案中，所述平行光管采用溴钨灯作为光源。

本发明具有以下的有益效果：

本发明提出的倒摆式模拟目标源可以为光电测量设备室内性能检测提供静态检测目标源和动态目标源一体化的检测设备；并且可以产生具有多种具有不同俯仰角的运动目标源；目标轨迹更符合实际状态，对光电测量设备室内静、

动态性能检测具有重要意义。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明的倒摆式模拟目标源的侧视结构示意图。

图2为本发明的倒摆式模拟目标源的正视结构示意图。

图3为本发明的倒摆式模拟目标源的目标运动轨迹示意图。

1-65°平行光管、2-45°平行光管、3-30°平行光管、4-0°平行光管、5-倒摆摆臂、6-精密轴系、7-力矩电机、8-24位绝对式光电编码器、9导电环、10-支撑架、11-静态定位机构、12-底座、13-倒摆配重、14-供电通讯电缆、15-控制机柜、16-主控计算机、17-伺服控制器、18-驱动器及电源、19-时统终端、20-UPS电源、21-光电测量设备。

具体实施方式

本发明的发明思想为：光电测量设备静态测角精度和动态跟踪性能检测需要不同的检测设备。为完成一套光电测量设备的检测需要配置静态检测架、动态靶标等检测设备，并且设备需要合理布置，才能避免检测过程中设备反复转移、搬动。最关键是动态靶标不能产生复杂运动轨迹以及多目标轨迹的运动目标。本发明提出一种可以产生新的模拟目标源的检测装置，该检测装置同时具有静态目标源模式和动态目标源模式，在一台设备上能够完成静态测角精度和动态跟踪性能的检测，形成新的检测方法。

下面结合附图对本发明做以详细说明。

一种用于光电测量设备21静态及动态性能指标检测的倒摆式模拟目标源，如图1所示，包括：65°平行光管1、45°平行光管2、30°平行光管3、0°平行光管4、倒摆摆臂5、精密轴系6、力矩电机7、24位绝对式光电编码器8、导电环9、支撑架10、静态定位机构11、底座12、倒摆配重13、供电通讯电缆14、控制机柜15、主控计算机16、伺服控制器17、驱动器及电源18、时统终端19、UPS电源20。

具体的说，其中65°平行光管1、45°平行光管2、30°平行光管3、0°平行光管4采用卡塞格林式结构，口径Φ100mm，焦距1000mm，光源采用溴钨灯，光谱波段覆盖可见光0.4μm～0.8μm、中波红外3μm～5μm、长波红外8μm～12μm；24位绝对式光电编码器8采用长春光机所研制的绝对式光电编码器，精度1″，分辨率0.077″；导电环9采用杭州全盛公司的SRH50120过孔导电环产品；力矩电机7采用成都精密电机厂的J320LYX04AT；时统终端19采用采用西安骊天电子科技有限责任公司的NTC-3030时间码产生器；精密轴系6由长春奥普光电公司定制；伺服控制器自行研制相关电路，控制芯片选用型号为TMS320F2812的DSP芯片；主控计算机16主要包括包含带有PCI插槽的工控机、显示器、输入设备、串行通讯卡等，串行通讯卡采用研华公司的CP-134U四串口采集卡。

倒摆式模拟目标源主要工作模式分为两种：静态目标源模式、动态模拟源模式。

静态目标源模式时，65°平行光管1、45°平行光管2、30°平行光管3、0°平行光管4提供多个角度的目标源目标，通过更换平行光管目标板可以产生星点孔、十字丝、分划板等目标，用于被检光电测量设备21成像。平行光管采用溴钨灯作为光源，由驱动器及电源18供电。通过调节驱动器及电源18上电位计实现亮度调节。为保证目标源精度，通过静态定位机构11锁住倒摆配重13，防止倒摆摆臂5晃动。

动态目标源模式时，将静态定位机构11松开，在控制机柜15中的主控计算机16的控制下，伺服控制器17控制驱动器及电源18产生PWM信号，通过供电通讯电缆14传输至力矩电机7，力矩电机7带动倒摆摆臂5绕精密轴系6按照设定速度在-90°～90°范围内摆动。65°平行光管1、45°平行光管2、30°平行光管3产生的模拟无穷远目标源就会产生具有不同高角的运动轨迹。倒摆摆臂5摆动的速度和位置要求准确可控，倒摆目标源采用双闭环的伺服控制结构，利用24位绝对式光电编码器8完成对倒摆摆臂5角位置和角速度的实时测量。驱动器及电源18产生的PWM信号及平行光管1-4光源通过导电环9传输。

动态目标源模式时，在伺服控制器17的控制下，模拟目标源的倒摆摆臂5绕精密轴系6作正弦摆动或采用匀速、匀加速等运动形式，光电测量设备21对准目标源完成捕获、跟踪。

为完成对光电测量设备的跟踪性能检测，要求模拟目标源和光电测量设备之间采用统一时间基准并建立数据通讯。为此，时统终端19要求具有GPS授时功能，IRIG-B码输入输出功能，用于与光电测量设备建立统一时间基准。通过主控计算机16中的串行通讯板卡与光电测量设备之间采用通过RS422接口传输数据。

本发明工作原理说明：

倒摆式模拟目标源具有静态目标源模式、动态目标源模式两种工作模式。当需要对光电测量设备静态测角精度进行检测时，倒摆式模拟目标源工作在静态目标源模式。通过静态定位机构11固定住倒摆配重13，使倒摆摆臂5保持不变。65°平行光管1、45°平行光管2、30°平行光管3、0°平行光管4提供不同高角的目标源，利用0.5″徕卡全站仪测量空间角度值作为真值，光电测量设备21瞄准测量该目标，通过与真值比对得到静态测角精度。当需要对光电测量设备21动态跟踪性能进行检测时，倒摆式模拟目标源工作在动态目标源模式。静态定位机构11松开，倒摆摆臂5在伺服控制器17的控制下按照设定速度和角度摆动，倒摆摆臂5带动平行光管产生动态目标，光电测量设备21跟踪此目标并记录数据，完成检测。根据检测需要，模拟目标源的空间位置值通过24位绝对式光电编码器8测量得到。通过时统终端19与光电测量设备21建立统一时间基准。

目标源的运动轨迹如图2所示。

倒摆式模拟目标源与光电测量设备之间的空间位置关系如下式：

sinE=αcos(ωt)   (1)

tanA=βsin(ωt)   (2)

式中：

A、E：光电测量设备方位角、俯仰角；

ω：模拟目标源的目标运动角速度；

α、β：目标与光电测量设备之间的位置参数，由光电测量设备与目标之间距离决定。

根据式(1)、(2)，在任意时刻，倒摆式模拟目标源的目标与被检设备的方位、俯仰角度具有唯一的对应关系，在模拟目标源主控系统设置该数学模型，也可以通过软件产生目标源引导数据给光电测量设备，完成对光电测量设备的数引模式时的跟踪性能检测。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种用于光电测量设备性能指标检测的倒摆式模拟目标源，其特征在于，包括：

竖直方向上依次设置的多个用来模拟具有不同俯仰角的无穷远光学目标的相互平行的平行光管；

在多个平行光管像面处安放有不同形状的分划板，其用来产生多个用于光电测量设备成像的目标；

静态模拟目标源模式时，该倒摆式模拟目标源可根据多个平行光管提供具有不同俯仰角的目标作为真值，完成光电测量设备的静态测角精度检测；

动态模拟目标源模式时，该倒摆式模拟目标源可根据被检光电测量设备角速度和角加速度指标，通过主控计算机中的主控软件设置倒摆摆臂的摆动速度和角度范围。

2.根据权利要求1所述的倒摆式模拟目标源，其特征在于，多个所述平行光管由上至下依次包括：65°平行光管、45°平行光管、30°平行光管以及0°平行光管各一个。

3.根据权利要求1所述的倒摆式模拟目标源，其特征在于，当其处于静态模拟目标源模式时，静态定位机构可固定倒摆配重，使倒摆摆臂保持稳定。

4.根据权利要求1所述的倒摆式模拟目标源，其特征在于，动态模拟目标源模式时，主控计算机通过RS422串行通讯接口将控制命令给伺服控制器，伺服控制器产生PWM信号至驱动器及电源，驱动器及电源的输出通过导电环驱动力矩电机带动倒摆摆臂摆动，从而使目标源生成动态模拟目标。

5.根据权利要求1-4中的任意一项所述的倒摆式模拟目标源，其特征在于，所述平行光管采用溴钨灯作为光源。