CN104331091B - 跟瞄转台装调装置、方向轴调整方法及俯仰轴调整方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种跟瞄转台装调装置、方向轴调整方法及俯仰轴调整方法。第一He‑Na激光器6发射He‑Na激光到第一激光切换镜5，第一激光切换镜5将He‑Na激光切换到调试光路，反射到第一二相分色镜4上，第一二相分色镜4将He‑Na激光反射到反射镜3，并经由反射镜3反射到方位参考镜1，由方位参考镜1将He‑Na激光经原光路返回至第一平行光管7，方位参考镜1安装在第一精密位移器上，第一精密位移器用于调整方位参考镜1，通过调整方位参考镜1和第一平行光管7，在方位旋转轴2转动时，将He‑Na激光光斑始终位于第一平行光管7的中心，使光路和方位轴中心始终一致。
Description
技术领域
本发明涉及激光技术领域，特别是涉及一种跟瞄转台装调装置、方向轴调整方法及俯仰轴调整方法。
背景技术
光电跟踪瞄准转台广泛应用于天文观测设备、武器控制系统以及激光系统中，可迅速发现并精确跟踪目标。随着系统测量精度的提高，对跟瞄转台的要求也越来越高。例如在高功率激光武器系统中，为了使激光能摧毁数十、数百乃至上千公里以外的目标，必须使高度集中的能量会聚并持续照射在目标固定点上。因此，系统必须具备一个功能完善、精度极高的跟踪瞄准转台。据初步分析，跟踪瞄准装置的最终精度要求约为几角秒，甚至达到了1微弧度以下。要实现上述要求，其中一个关键的因素就是跟瞄转台的光机结构需要达到微弧度量级的误差精度。
高能激光发射系统的跟瞄转台具有两维运动机构和复杂的光学系统，再加上激光器的高能量无法用常规CCD接收，使得整个系统的装调非常不容易实现。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的跟瞄转台装调装置、方向轴调整方法及俯仰轴调整方法。
本发明提供一种跟瞄转台装调装置，包括：方位轴装调装置，方位轴装调装置包括：方位参考镜1、方位旋转轴2、反射镜3、第一二相分色镜4、第一激光切换镜5、第一He-Na激光器6和第一平行光管7：
第一He-Na激光器6发射He-Na激光到第一激光切换镜5，第一激光切换镜5将He-Na激光切换到调试光路，反射到第一二相分色镜4上，第一二相分色镜4将He-Na激光反射到反射镜3，并经由反射镜3反射到方位参考镜1，由方位参考镜1将He-Na激光经原光路返回至第一平行光管7，方位参考镜1安装在第一精密位移器上，第一精密位移器用于调整方位参考镜1，通过调整方位参考镜1和第一平行光管7，在方位旋转轴2转动时，将He-Na激光光斑始终位于第一平行光管7的中心，使光路和方位轴中心始终一致。
优选地，上述装置还包括：俯仰轴装调装置，俯仰轴装调装置包括：俯仰参考镜8、俯仰转折镜9、第二二相分色镜10、俯仰旋转轴11、第二激光切换镜12、第二He-Na激光器13和第二平行光管14：
第二He-Na激光器13发射He-Na激光到第二激光切换镜12，第二激光切换镜12将He-Na激光切换到调试光路，反射到第二二相分色镜10上，第二二相分色镜10将He-Na激光反射到俯仰转折镜9，并经由俯仰转折镜9反射到俯仰参考镜8，由俯仰参考镜8将He-Na激光经原路返回至第二平行光管14，俯仰参考镜8装在第二精密位移器上，第二精密位移器用于调整俯仰参考镜8，通过调整俯仰参考镜8和第二平行光管14，在俯仰旋转轴11转动时，将He-Na激光光斑始终位于第二平行光管14的中心，使光路和俯仰轴中心始终一致。
优选地，第一二相分色镜4对He-Na激光的反射率为50％，透过率为50％。
优选地，第二二相分色镜10对He-Na激光的反射率为50％，透过率为50％。
优选地，跟瞄转台装调装置用于高能激光发射系统的跟瞄转台。
优选地，跟瞄转台的精度为微弧度量级。
本发明还提供了一种上述跟瞄转台装调装置的方向轴调整方法，包括：
根据通过第一平行光管7观察的由第一He-Na激光器6发出并经过调试光路反射回来的入射光线，调整方位参考镜1和第一平行光管7；
通过调整方位参考镜1和第一平行光管7，将从第一平行光管7出射的光线和入射光线的两十字叉丝的x轴重合，此时y方向的偏移量y1为光路和方位轴中心所具有的加工误差；
根据偏移量y1和第一平行光管7的焦距f1计算偏移角度δ1；
根据偏移角度δ1对方位参考镜1的精密位移器进行调整，使方位轴和光路的误差在要求的精度内。
优选地，根据偏移量y1和第一平行光管7的焦距f1计算偏移角度δ1具体包括：
根据公式1计算出偏移角度δ1；
δ1＝y1/2f1 公式1。
本发明还提供了一种上述跟瞄转台装调装置的俯仰轴调整方法，包括：
根据通过第二平行光管14观察的由第二He-Na激光器13发出并经过调试光路反射回来的入射光线，调整俯仰参考镜8和第二平行光管14；
通过调整俯仰参考镜8和第二平行光管14，从第二平行光管14出射的光线和入射光线的两十字叉丝的x轴重合，此时y方向的偏移量y2为光路和俯仰轴中心所具有的加工误差；
根据偏移量y2和第二平行光管14的焦距f2计算偏移角度δ2；
根据偏移角度δ2对俯仰参考镜8的精密位移器进行调整，使俯仰轴和光路的误差在要求的精度内。
优选地，根据偏移量y2和第二平行光管14的焦距f2计算偏移角度δ2具体包括：
根据公式2计算出偏移角度δ2；
δ2＝y2/2f2 公式2。
本发明有益效果如下：
借助于本发明实施例的技术方案，采用激光辅助光和自准直参考镜设计了光路装调系统，解决了现有技术中精密跟踪转台精度高、装调系统复杂的缺点，本发明实施例的技术方案光路简单、装调方便，可灵活适应各种复合轴的光机调试，大大提高了装调能力。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1是本发明实施例的跟瞄转台装调装置的方位轴装调装置结构示意图；
图2是本发明实施例的跟瞄转台装调装置的俯仰轴装调装置结构示意图；
图3是本发明实施例的上述跟瞄转台装调装置的方向轴调整方法的流程图；
图4是本发明实施例的上述跟瞄转台装调装置的俯仰轴调整方法的流程图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
本发明提供了一种跟瞄转台装调装置、方向轴调整方法及俯仰轴调整方法，所述精密跟瞄转台涉及两个转动维度，分别是方位旋转和俯仰旋转，转台精度为微弧度量级。包括方位轴装调和俯仰轴装调两个步骤。方位轴装调装置由方位参考镜、方位旋转轴、反射镜、二相分色镜、激光切换镜、He-Na激光器和平行光管组成。由He-Na激光器代替高能激光，出射调试光，进入调试光路；调试光经反射镜、二相分色镜入射至方位参考镜；再经方位反射镜反射至平行光管。通过调整方位参考镜和平行光管，使在转动方位轴的时候，激光光斑始终位于平行光管的中心，从而保证了系统光路和方位轴中心始终一致。依据同样原理，调试俯仰轴光路。以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。
装置实施例
根据本发明的实施例，提供了一种跟瞄转台装调装置，图1是本发明实施例的跟瞄转台装调装置的方位轴装调装置结构示意图，如图1所示，根据本发明实施例的跟瞄转台装调装置的方位轴装调装置包括：方位参考镜1、方位旋转轴2、反射镜3、第一二相分色镜4、第一激光切换镜5、第一He-Na激光器6和第一平行光管7，以下对本发明实施例的各个模块进行详细的说明。
第一He-Na激光器6发射He-Na激光到第一激光切换镜5，第一激光切换镜5将He-Na激光切换到调试光路，反射到第一二相分色镜4上，第一二相分色镜4将He-Na激光反射到反射镜3，并经由反射镜3反射到方位参考镜1，由方位参考镜1将He-Na激光经原光路返回至第一平行光管7，方位参考镜1安装在第一精密位移器上，第一精密位移器用于调整方位参考镜1，通过调整方位参考镜1和第一平行光管7，在方位旋转轴2转动时，将He-Na激光光斑始终位于第一平行光管7的中心，使光路和方位轴中心始终一致。
其中，第一二相分色镜4对He-Na激光的反射率为50％，透过率为50％。
如图2所示，本发明实施例的跟瞄转台装调装置还包括俯仰轴装调装置，俯仰轴装调装置包括：俯仰参考镜8、俯仰转折镜9、第二二相分色镜10、俯仰旋转轴11、第二激光切换镜12、第二He-Na激光器13和第二平行光管14：
第二He-Na激光器13发射He-Na激光到第二激光切换镜12，第二激光切换镜12将He-Na激光切换到调试光路，反射到第二二相分色镜10上，第二二相分色镜10将He-Na激光反射到俯仰转折镜9，并经由俯仰转折镜9反射到俯仰参考镜8，由俯仰参考镜8将He-Na激光经原路返回至第二平行光管14，俯仰参考镜8装在第二精密位移器上，第二精密位移器用于调整俯仰参考镜8，通过调整俯仰参考镜8和第二平行光管14，在俯仰旋转轴11转动时，将He-Na激光光斑始终位于第二平行光管14的中心，使光路和俯仰轴中心始终一致。
在本发明实施例中，第二二相分色镜10对He-Na激光的反射率为50％，透过率为50％。
上述跟瞄转台装调装置用于高能激光发射系统的跟瞄转台，其中，跟瞄转台的精度为微弧度量级。
方法实施例一
根据本发明的实施例，提供了一种上述跟瞄转台装调装置的方向轴调整方法，图3是本发明实施例的上述跟瞄转台装调装置的方向轴调整方法的流程图，如图3所示，根据本发明实施例的上述跟瞄转台装调装置的方向轴调整方法包括如下处理：
步骤301，根据通过第一平行光管7观察的由第一He-Na激光器6发出并经过调试光路反射回来的入射光线，调整方位参考镜1和第一平行光管7；
步骤302，通过调整方位参考镜1和第一平行光管7，将从第一平行光管7出射的光线和入射光线的两十字叉丝的x轴重合，此时y方向的偏移量y1为光路和方位轴中心所具有的加工误差；
步骤303，根据偏移量y1和第一平行光管7的焦距f1计算偏移角度δ1；
可以根据公式1计算出偏移角度δ1；
δ1＝y1/2f1 公式1。
步骤304，根据偏移角度δ1对方位参考镜1的精密位移器进行调整，使方位轴和光路的误差在要求的精度内。
方法实施例二
根据本发明的实施例，提供了一种上述跟瞄转台装调装置的俯仰轴调整方法，图4是本发明实施例的上述跟瞄转台装调装置的俯仰轴调整方法的流程图，如图4所示，根据本发明实施例的上述跟瞄转台装调装置的俯仰轴调整方法包括如下处理：
步骤401，根据通过第二平行光管14观察的由第二He-Na激光器13发出并经过调试光路反射回来的入射光线，调整俯仰参考镜8和第二平行光管14；
步骤402，通过调整俯仰参考镜8和第二平行光管14，从第二平行光管14出射的光线和入射光线的两十字叉丝的x轴重合，此时y方向的偏移量y2为光路和俯仰轴中心所具有的加工误差；
步骤403，根据偏移量y2和第二平行光管14的焦距f2计算偏移角度δ2；
可以根据公式2计算出偏移角度δ2；
δ2＝y2/2f2 公式2。
步骤404，根据偏移角度δ2对俯仰参考镜8的精密位移器进行调整，使俯仰轴和光路的误差在要求的精度内。
以下结合附图，对本发明实施例的上述技术方案进行详细说明。
如图1所示，He-Na激光器6代替高能激光，由激光切换镜5切换进调试光路；方位参考镜1安装在精密位移器上，根据入射光线进行调整；二相分色镜4对He-Na激光的反射率为50％，透过率为50％；方位参考镜1、二相分色镜4和反射镜3均对高能激光和He-Na激光反射；He-Na激光器6出射的激光入射到二相分色镜4上，经二相分色镜4和反射镜3反射，入射至方位参考镜1，再经原路返回至平行光管7；调整方位参考镜1和平行光管7，使在转动方位轴的时候，激光光斑始终位于平行光管7的中心，从而保证了系统光路和方位轴中心始终一致。
通过平行光管7观察由He-Na激光器6发出并经过调试光路反射回来的光线。调整方位参考镜1和平行光管7，使出射和入射的两十字叉丝的x轴重合，此时y方向的偏移量y1即代表光轴和方位轴中心所具有的加工误差。平行光管7的焦距为f1，根据δ1＝y1/2f1即可求出偏移角度δ1。
方位参考镜的精密位移器均可读取数值，因此根据其误差量可进行精确调节。直到方位轴和光路的误差在要求的精度内。
如图2所示，俯仰轴装调装置由俯仰参考镜8、俯仰转折镜9、二相分色镜10、俯仰旋转轴11、激光切换镜12、He-Na激光器13和平行光管14组成。He-Na激光器13代替高能激光，由激光切换镜12切换进调试光路；俯仰参考镜8安装在精密位移器上，根据入射光线进行调整；二相分色镜10对He-Na激光的反射率为50％，透过率为50％；俯仰参考镜8、俯仰转折镜9和二相分色镜10均对高能激光反射；He-Na激光器13出射的激光入射到二相分色镜10上，经二相分色镜10和俯仰转折镜9反射，入射至俯仰参考镜8，再经原路返回至平行光管14；调整俯仰参考镜8和平行光管14，使在转动俯仰轴的时候，激光光斑始终位于平行光管的中心，从而保证了光路和俯仰轴中心始终一致。
通过平行光管14观察由He-Na激光器13发出并经过调试光路反射回来的光线。调整俯仰参考镜8和平行光管14，使出射和入射的两十字叉丝的x轴重合，此时y方向的偏移量y2即代表光轴和方位轴中心所具有的加工误差。平行光管的焦距为f2，根据δ2＝y2/2f2即可求出偏移角度δ2。
方位参考镜的精密位移器均可读取数值，因此根据其误差量可进行精确调节。直到方位轴和光路的误差在要求的精度内。
综上所述，本发明实施例的技术方案结合近年来高能激光发射系统快速发展的现状，基于两维跟瞄转台，提供了一种精密跟瞄转台的装调技术。利用激光辅助光和自准直参考镜设计了光路装调系统，解决了两维复杂光路的光机装调问题，实现了两个维度以高精度旋转的结果。辅助工装易于携带和拆装，光路设计简单、装调方便。不仅适用于系统的室内装调，而且可以保证外场试验的快速修复。避免大型设备需返厂维修的缺陷。此外，本发明实施例的技术方案采用He-Na激光器代替高能激光束完成整个系统的装调，降低了高能激光发射系统对人员和设备的损毁，提高了设备装调过程中的安全性；通过辅助参考镜和平行光管的设计，提高了系统装调的精度，同时简单易操作的光路，降低了生产成本，实现了外场试验的快速维修。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
在此提供的算法和显示不与任何特定计算机、虚拟系统或者其它设备固有相关。各种通用系统也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造这类系统所要求的结构是显而易见的。此外，本发明也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本发明的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本发明的最佳实施方式。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的客户端中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个客户端中。可以把实施例中的模块组合成一个模块，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者客户端的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本发明实施例的加载有排序网址的客户端中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。
应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
Claims (10)
1.一种跟瞄转台装调装置，其特征在于，包括：方位轴装调装置，所述方位轴装调装置包括：方位参考镜(1)、方位旋转轴(2)、反射镜(3)、第一二相分色镜(4)、第一激光切换镜(5)、第一He-Na激光器(6)和第一平行光管(7)：
所述第一He-Na激光器(6)发射He-Na激光到第一激光切换镜(5)，所述第一激光切换镜(5)将所述He-Na激光切换到调试光路，反射到第一二相分色镜(4)上，所述第一二相分色镜(4)将所述He-Na激光反射到反射镜(3)，并经由反射镜(3)反射到方位参考镜(1)，由所述方位参考镜(1)将所述He-Na激光经原光路返回至第一平行光管(7)，所述方位参考镜(1)安装在第一精密位移器上，所述第一精密位移器用于调整所述方位参考镜(1)，通过调整方位参考镜(1)和第一平行光管(7)，在方位旋转轴(2)转动时，将He-Na激光光斑始终位于第一平行光管7的中心，使光路和方位轴中心始终一致。
2.如权利要求1所述的装调装置，其特征在于，还包括：俯仰轴装调装置，所述俯仰轴装调装置包括：俯仰参考镜(8)、俯仰转折镜(9)、第二二相分色镜(10)、俯仰旋转轴(11)、第二激光切换镜(12)、第二He-Na激光器(13)和第二平行光管(14)：
所述第二He-Na激光器(13)发射He-Na激光到第二激光切换镜(12)，所述第二激光切换镜(12)将所述He-Na激光切换到调试光路，反射到第二二相分色镜(10)上，所述第二二相分色镜(10)将所述He-Na激光反射到俯仰转折镜(9)，并经由俯仰转折镜(9)反射到俯仰参考镜(8)，由所述俯仰参考镜(8)将所述He-Na激光经原路返回至第二平行光管(14)，所述俯仰参考镜(8)装在第二精密位移器上，所述第二精密位移器用于调整所述俯仰参考镜(8)，通过调整俯仰参考镜(8)和第二平行光管(14)，在俯仰旋转轴(11)转动时，将He-Na激光光斑始终位于第二平行光管(14)的中心，使光路和俯仰轴中心始终一致。
3.如权利要求1所述的装调装置，其特征在于，所述第一二相分色镜(4)对He-Na激光的反射率为50％，透过率为50％。
4.如权利要求2所述的装调装置，其特征在于，所述第二二相分色镜(10)对He-Na激光的反射率为50％，透过率为50％。
5.如权利要求1所述的装调装置，其特征在于，所述跟瞄转台装调装置用于高能激光发射系统的跟瞄转台。
6.如权利要求5所述的装调装置，其特征在于，所述跟瞄转台的精度为微弧度量级。
7.一种如权利要求1至6中任一项所述的跟瞄转台装调装置的方向轴调整方法，其特征在于，所述方法包括：
根据通过第一平行光管(7)观察的由第一He-Na激光器(6)发出并经过调试光路反射回来的入射光线，调整方位参考镜(1)和第一平行光管(7)；
通过调整方位参考镜(1)和第一平行光管(7)，将从所述第一平行光管(7)出射的光线和所述入射光线的两十字叉丝的x轴重合，此时y方向的偏移量y1为光路和方位轴中心所具有的加工误差；
根据偏移量y1和第一平行光管(7)的焦距f1计算偏移角度δ1；
根据偏移角度δ1对方位参考镜(1)的精密位移器进行调整，使方位轴和光路的误差在要求的精度内。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，根据偏移量y1和第一平行光管(7)的焦距f1计算偏移角度δ1具体包括：
根据公式1计算出偏移角度δ1；
δ1＝y1/2f1 公式1。
9.一种如权利要求1至6中任一项所述的跟瞄转台装调装置的俯仰轴调整方法，其特征在于，所述方法包括：
根据通过第二平行光管(14)观察的由第二He-Na激光器(13)发出并经过调试光路反射回来的入射光线，调整俯仰参考镜(8)和第二平行光管(14)；
通过调整俯仰参考镜(8)和第二平行光管(14)，从所述第二平行光管(14)出射的光线和所述入射光线的两十字叉丝的x轴重合，此时y方向的偏移量y2为光路和俯仰轴中心所具有的加工误差；
根据偏移量y2和第二平行光管(14)的焦距f2计算偏移角度δ2；
根据偏移角度δ2对俯仰参考镜(8)的精密位移器进行调整，使俯仰轴和光路的误差在要求的精度内。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，根据偏移量y2和第二平行光管(14)的焦距f2计算偏移角度δ2具体包括：
根据公式2计算出偏移角度δ2；
δ2＝y2/2f2 公式2。
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