CN105301578A - 激光接收调试方法及调试装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及激光测距机光学装调领域，具体涉及激光接收调试方法及调试装置。激光接收调试方法包括首先进行接收光路装调，将激光测距机所发射的信号经探测物体反射后产生的激光回波信号进行汇聚和至少两级折转，最终汇聚在探测器的光敏面位置，在探测器光敏面的位置处设置能够将不可见光转换为可见光的内窥镜，然后进行探测器装调。本发明利用内窥镜将不可见光显示为可见光，达到了对激光光轴进行可视性调整，能够实现光路精准装调，解决了因激光光轴盲调、光学零件加工误差、装配人员装调误差造成的光轴偏移问题，操作简单，对工人技能水平及经验要求低，缩短了装调时间，有效提高了装调精度，能够实现对激光光轴精准高效地装调。

Description

激光接收调试方法及调试装置

技术领域

本发明涉及激光测距机光学装调领域，具体涉及激光接收调试方法及调试装置。

背景技术

目前，激光接收灵敏度装调大多采用可见光穿轴的方法，但在机械光轴穿完后，装上光学零件时，要使用模拟1064nm波长的光源来调校产品，而1064nm波长的光线是不可见的，且光学镜片的装调与加工误差也会导致光轴产生一定的偏移量，致使前期利用可见光穿完的机械光轴变动较大。探测器的光敏面一般只有0.5-0.8mm大小，要让系统光斑汇聚在探测器表面的中心，只能破坏前期可见光穿轴的精度，通过盲调折转反射镜，观察示波器回波电信号的大小来保证光轴对中精度。由于探测器的光敏面太小，而在调试过程中又不能确定调整方向，调校产品时，需要技术非常熟练的工人，花费两三天的时间。现有的调试方法耗时费力，装调精度也很难满足技术要求，同时不便于故障维修和外场维护。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高装调效率和装调精度的激光接收调试方法及调试装置。

为实现上述目的，本发明激光接收调试方法的技术方案是：激光接收调试方法包括，首先进行接收光路装调，将激光测距机所发射的信号经探测物体反射后产生的激光回波信号进行汇聚和至少两级折转，最终会聚汇聚在探测器的光敏面位置，在探测器光敏面的位置处设置能够将不可见光转换为可见光的内窥镜，然后进行探测器装调。

接收光路装调包括，将激光回波信号进行光束汇聚，然后将汇聚光通过第一反射镜进行折转，再将反射后的汇聚光变为准平行光，然后进行二次汇聚，通过第二反射镜反射后会聚汇聚在探测器的光敏面位置。

将内窥镜的探头安装在工装上，工装上固定有分划板，分划板上设有十字中心和刻度，通过定心仪使内窥镜探头光敏面的中心与分划板的十字中心重合。

探测器装调包括以下步骤，打开模拟光源，保证光线垂直入射，将所述工装安装在探测器支架上，内窥镜把汇聚到探测器光敏面位置处的不可见光，通过传感器转换为视频信号，并经过处理放大在显示器上显示，观测内窥镜显示器接收到的汇聚光斑的中心相对于十字中心的位置，通过调整第二反射镜，使汇聚光斑中心位于到分划板的十字中心处；然后逐步减小模拟光能量，使光斑变弱变小，持续监控光斑中心位置，再通过微调第二反射镜的方位、俯仰始终让光斑中心位于十字线中心。

从探测器支架上取下所述工装，换上探测器，接上示波器以监控探测器输出信号的幅值，验证接收灵敏度是否符合要求。

通过第一接收镜和第二接收镜实现光束汇聚，通过第三接收镜和第四接收镜将汇聚光变为准平行光，通过会聚汇聚镜组实现二次汇聚，在对机械光轴进行装调时，以第一接收镜的安装面作为整个接收装置的装调基准，在第一接收镜的安装面位置做一个工艺分划板，用自准直平行光管自准且同心；在第二反射镜的安装位置上放一个工艺分划板，通过调整第一反射镜的方位或俯仰使工艺分划板自准并同心；然后在第三接收镜的镜筒中放一个工艺分划板，通过调整镜筒的位置使其与光轴进行自准并同心；在壳体工艺基准上安装一个工艺分划板，通过调整第二反射镜的方位俯仰与光轴进行自准并同心，最后在探测器支架上装一个工艺分划板，通过调整第二反射镜的方位俯仰通过调整探测器支架的方位俯仰，使探测器支架与光轴自准并同心。

所述调试装置包括接收光路汇聚折转系统和探测器支架，探测器支架上安装有能够将不可见光转换为可见光的内窥镜。

所述接收光路汇聚折转系统包括顺着光路由前至后依次设置的用于汇聚光束的第一接收镜和第二接收镜、第一反射镜、用于将汇聚光变为准平行光的第三接收镜和第四接收镜、用于把准平行光进行二次汇聚的会聚汇聚镜组、第二反射镜。

所述第一接收镜前设有整流罩和位于整流罩后方的保护光窗，所述第一接收镜和第二接收镜为中空透镜，所述第四接收镜和会聚汇聚镜组之间设有用于去除杂散光的滤光片。

所述内窥镜通过工装安装在探测器支架上，工装上固定有分划板，内窥镜探头光敏面的中心与分划板的十字中心重合。

本发明的有益效果是：本发明将激光回波信号进行接收光路装调，利用内窥镜将不可见光显示为可见光，达到了对激光光轴进行可视性调整，能够实现光路精准装调，解决了因激光光轴盲调、光学零件加工误差、装配人员装调误差造成的光轴偏移问题，操作简单，对工人技能水平及经验要求低，缩短了装调时间，有效提高了装调精度，能够实现对激光光轴精准高效地装调。

进一步地，利用工装固定内窥镜探头，并参照分划板，通过调节第二反射镜方位与俯仰，能够精确控制汇聚在探测器光敏面上的光斑位置。

进一步地，在支架上换上探测器后，接上示波器以监控探测器输出信号的幅值，能够验证接收灵敏度是否符合要求。

附图说明

图1为激光测距机接收光路装调示意图；

图2为内窥镜的分划板定心示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明的激光接收调试装置的具体实施例，如图1至图2所示，调试装置包括模拟光源1、接收光路汇聚折转系统和用于安装探测器12的探测器支架，接收光路汇聚折转系统包括顺着光路由前至后依次设置的整流罩2、保护光窗3、第一接收镜4、第二接收镜5、第一反射镜6、第三接收镜7、第四接收镜8、滤光片9、汇聚镜组10、第二反射镜11，探测器支架上安装有能够将不可见光转换为可见光的内窥镜。第一接收镜4和第二接收镜5为中空透镜，能够实现发射、接收共光路。顺着光路依次设置的整流罩2、保护光窗3、第一接收镜4、第二接收镜5能够把回波光束转变为汇聚光束，实现光束汇聚。通过第一反射镜6折转光路，改变光束传播方向，实现光路反射。顺着光路依次设置的第三接收镜7、第四接收镜8把汇聚光转变为准平行光。窄带状的滤光片9把汇聚光中的杂散光去除。汇聚镜组10把准平行光进行二次汇聚，并通过第二反射镜11反射，最终汇聚到探测器的光敏面位置。

内窥镜的探头13通过工装安装在探测器支架上，工装包括套筒15，套筒15的外径与探测器直径相同，套筒15的一端具有固定分划板14的缩口结构，分划板14上设有十字中心和刻度，套筒15的筒壁上设有用于使内窥镜探头定心的顶丝孔16。把带分划板14的套筒15安装在内窥镜探头上，并使探头中心与十字中心重合，然后，把安装有十字分划板工装的内窥镜探头安装在激光测距机产品探测器支架上，把汇聚到探测器光敏面位置处的不可见光，通过传感器转换为视频信号，并经过处理放大在显示器上显示，完成不可见光转变为可见光。本实施例中，采用工业电子内窥镜，其探头为CCD探头。

本发明的激光接收调试方法的具体实施例，激光接收调试方法包括：将激光测距机所发射的信号经探测物体反射后产生的激光回波信号进行光束汇聚，然后将汇聚光通过第一反射镜6进行折转，再将反射后的汇聚光变为准平行光，进行二次汇聚，再通过第二反射镜11反射后汇聚在探测器12的光敏面位置，在探测器光敏面的位置处设置能够将不可见光转换为可见光的内窥镜，利用内窥镜将不可见光显示为可见光，从而进行光路精准装调。也就是说，接收光路装调包括顺着光路依次进行光束汇聚、光路反射、汇聚光变为准平行光、杂散光去除、光束二次汇聚及不可见光转变为可见光。

在该调试方法具体实施时，包括以下步骤：

首先，在内窥镜探头13上加装工装，利用定心仪对探头13与分划板14的十字中心进行定心，保证探头光敏面的中心与分划板14的十字中心完全重合，定心精度保证在2〞之内。

其次，在光学零件没有装配的情况下，对大壳体进行机械穿轴。以第一接收镜4的安装面作为整个接收装置的装调基准，在第一接收镜4的安装面位置做一个工艺分划板，用自准直平行光管自准且同心；在第二反射镜11的安装位置上放一个工艺分划板，通过调整第一反射镜6的方位或俯仰使工艺分划板自准并同心；然后在第三接收镜7的镜筒中放一个工艺分划板，通过调整镜筒的位置使其与光轴进行自准并同心；在壳体工艺基准上安装一个工艺分划板，通过调整第二反射镜11的方位俯仰与光轴进行自准并同心，最后探测器支架上装一个工艺分划板，通过调整探测器支架的方位俯仰，使探测器支架与光轴自准并同心，到此接收光路机械光轴装调完成。

然后进行光学零件的装配、密封，当所有光学零件装配完成后，开始进行探测器的装调。具体步骤如下：将产品与测试台自准以保证光线是垂直入射。打开测试台上的模拟光源1，同时把带分化刻度的工装装入探测器支架上，给内窥镜通电让其正常工作。观测内窥镜监视器接收到的汇聚光斑位于十字中心的相对位置，通过调整第二反射镜11的方位、俯仰把汇聚光斑中心调整到分划板14的十字中心处。然后逐步减小模拟辐射器发出的模拟光的能量，使光斑变弱变小，持续监控光斑中心位置，再通过微调第二反射镜11的方位、俯仰始终让光斑中心位于十字线中心。

最后从探测器支架上取下工装，换上探测器并让其正常工作，接上示波器监控探测器输出信号的幅值，验证接收灵敏度是否符合要求。

在其他实施例中，接收光路中也可以使用两个以上反射镜。

本发明的调试方法，内窥镜把汇聚到探测器光敏面位置处的不可见光，通过传感器转换为视频信号，并经过处理放大在显示器上显示，通过内窥镜显示器能够观测接收到的汇聚光斑的中心相对于分划板十字中心的位置，实现对光轴的可视性调整。利用内窥镜探头上分划板的刻度，通过调节第二反射镜方位与俯仰，精确控制汇聚在探测器光敏面上的光斑位置。利用内窥镜将不可见光显示为可见光，从而实现光路精准装调，进而提升了测距机的测距能力，为光电雷达超视距测距提供了良好的基础，对外场返修及改装提供了可靠的保障。

Claims (10)

1.一种激光接收调试方法，其特征在于：所述调试方法包括，首先进行接收光路装调，将激光测距机所发射的信号经探测物体反射后产生的激光回波信号进行汇聚和至少两级折转，最终汇聚在探测器的光敏面位置，在探测器光敏面的位置处设置能够将不可见光转换为可见光的内窥镜，然后进行探测器装调。

2.根据权利要求1所述的调试方法，其特征在于：接收光路装调包括，将激光回波信号进行光束汇聚，然后将汇聚光通过第一反射镜进行折转，再将反射后的汇聚光变为准平行光，然后进行二次汇聚，通过第二反射镜反射后汇聚在探测器的光敏面位置。

3.根据权利要求2所述的调试方法，其特征在于：将内窥镜的探头安装在工装上，工装上固定有分划板，分划板上设有十字中心和刻度，通过定心仪使内窥镜探头光敏面的中心与分划板的十字中心重合。

4.根据权利要求3所述的调试方法，其特征在于：探测器装调包括以下步骤，打开模拟光源，保证光线垂直入射，将所述工装安装在探测器支架上，内窥镜把汇聚到探测器光敏面位置处的不可见光，通过传感器转换为视频信号，并经过处理放大在显示器上显示，观测内窥镜显示器接收到的汇聚光斑的中心相对于十字中心的位置，通过调整第二反射镜，使汇聚光斑中心位于到分划板的十字中心处；然后逐步减小模拟光能量，使光斑变弱变小，持续监控光斑中心位置，再通过微调第二反射镜的方位、俯仰始终让光斑中心位于十字线中心。

5.根据权利要求4所述的调试方法，其特征在于：从探测器支架上取下所述工装，换上探测器，接上示波器以监控探测器输出信号的幅值，验证接收灵敏度是否符合要求。

6.根据权利要求2至5任一项所述的调试方法，其特征在于：通过第一接收镜和第二接收镜实现光束汇聚，通过第三接收镜和第四接收镜将汇聚光变为准平行光，通过汇聚镜组实现二次汇聚，在对机械光轴进行装调时，以第一接收镜的安装面作为整个接收装置的装调基准，在第一接收镜的安装面位置做一个工艺分划板，用自准直平行光管自准且同心；在第二反射镜的安装位置上放一个工艺分划板，通过调整第一反射镜的方位或俯仰使工艺分划板自准并同心；然后在第三接收镜的镜筒中放一个工艺分划板，通过调整镜筒的位置使其与光轴进行自准并同心；在壳体工艺基准上安装一个工艺分划板，通过调整第二反射镜的方位俯仰与光轴进行自准并同心，最后在探测器支架上装一个工艺分划板，通过调整探测器支架的方位俯仰，使探测器支架与光轴自准并同心。

7.用于实施如权利要求1所述的调试方法的激光接收调试装置，其特征在于：所述调试装置包括接收光路汇聚折转系统和探测器支架，探测器支架上安装有能够将不可见光转换为可见光的内窥镜。

8.根据权利要求7所述的调试装置，其特征在于：所述接收光路汇聚折转系统包括顺着光路由前至后依次设置的用于汇聚光束的第一接收镜和第二接收镜、第一反射镜、用于将汇聚光变为准平行光的第三接收镜和第四接收镜、用于把准平行光进行二次汇聚的汇聚镜组、第二反射镜。

9.根据权利要求8所述的调试装置，其特征在于：所述第一接收镜前设有整流罩和位于整流罩后方的保护光窗，所述第一接收镜和第二接收镜为中空透镜，所述第四接收镜和汇聚镜组之间设有用于去除杂散光的滤光片。

10.根据权利要求7或8或9所述的调试装置，其特征在于：所述内窥镜通过工装安装在探测器支架上，工装上固定有分划板，内窥镜探头光敏面的中心与分划板的十字中心重合。