CN106197950A - 一种米级尺度多光轴平行检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种米级尺度多光轴平行检测装置及检测方法，其包括第一校准部、第二校准部、第三校准部、第一平移机构和控制系统，所述第一校准部包括自准直仪一、固定基准和第一支撑平台，所述自准直仪一和固定基准依次安装在所述第一支撑平台上，所述第二校准部和第三校准部安装在所述第一平移机构上，所述第二校准部和第三校准部与控制系统连接，本发明装置满足多光轴平行性检测需求，采用该检测方法进行多光轴平行性检测，检测区域可达数米见方，检测过程实现自动化。

Description

一种米级尺度多光轴平行检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及工程光学检测领域，具体涉及一种米级尺度多光轴平行检测装置及检测方法。

背景技术

在一些米级尺度的光学系统中，有多光轴平行性检测要求，需要合适的检测设备和检测方法。常用的检测方法包括投影靶板法、大口径平行光管法和五棱镜法。投影靶板法的主要优点是造价低廉,可在野外使用,精度较高。主要缺点是光轴调整步骤复杂，操作人员较多。传统的大口径平行光管可以满足一定尺度范围的多光轴平行性检测需求，优点是误差环节少，缺点是在口径较大时，其体积和重量均较大，需要形成固定的检测平台进行检测，检测灵活性较差。五棱镜法最大的缺点是五棱镜在测试移动过程中,其特征方向的任何变化都会引起光轴偏差,产生测量附加误差,影响最终的测量精度。

为了适应现有光学系统多光轴平行性检测精度和简便性需求，需要一种数字化的检测方法。它具有适用性强、操作简单,不依赖人眼主观判断，能够客观地提供高精度数据等优点。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种米级尺度多光轴平行检测装置及检测方法，满足多光轴平行性检测需求，采用该装置进行多光轴平行性检测，检测区域可达数米见方，检测过程实现自动化。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种米级尺度多光轴平行检测装置，其包括第一校准部、第二校准部、第三校准部、第一平移机构和控制系统，所述第二校准部和第三校准部安装在所述第一平移机构上，所述第二校准部和第三校准部与控制系统连接；

第一校准部发出的光轴一垂直于第二校准部发出的光轴二，第二校准部发出的光轴二垂直于第三校准部发出的光轴三。

进一步，所述第一校准部包括自准直仪一、固定基准和第一支撑平台，所述自准直仪一和固定基准依次安装在所述第一支撑平台上；所述第二校准部包括第一楔镜、自准直仪二和第一并联微动机构，所述第一楔镜、自准直仪二、第一并联微动机构固定连接；所述第三校准部包括第二楔镜、自准直仪三、第二并联微动机构，所述第二楔镜、自准直仪三、第二并联微动机构固定连接。

进一步，所述第一平移机构设置有第一导轨、第二导轨、横梁和纵梁，所述纵梁导向装配在所述第一导轨上，所述横梁导向装配在所述第二导轨上，所述第一导轨垂直于所述第二导轨，所述第二校准部安装在所述纵梁上，所述第三校准部安装在所述横梁上。

进一步，还包括第四校准部、第五校准部、第六校准部和第二平移机构，所述第四校准部设置有自准直仪四和第二支撑平台，所述自准直仪四安装在所述第二支撑平台上，所述第五校准部和第六校准部安装在所述第二平移机构上。

进一步，第四校准部发出的光轴四垂直于第五校准部发出的光轴五。

进一步，所述第四校准部设置有自准直仪四，所述第五校准部包括第三楔镜、自准直仪五和第三并联微动机构，所述第三楔镜、自准直仪五和第三并联微动机构固定连接，所述第六校准部包括第四楔镜、导光反射镜和第四并联微动机构，所述第四楔镜、导光反射镜和第四并联微动机构固定连接。

进一步，所述导光反射镜位于第三校准部的底部或顶部，通过导光反射镜反射回的光轴与第三校准部发出的光轴三一致。

进一步，所述第二平移机构设置有第三导轨和第四导轨，所述第三导轨垂直于第四导轨，所述第五校准部和第六校准部均安装在所述第三导轨上。

一种米级尺度多光轴平行检测方法，当被测阵列反射镜法线与自准直仪三发出的光轴三平行时，包括以下步骤：

S11、以固定基准为自准直仪一的参考基准，自准直仪一以此基准完成准直；

S12、以自准直仪一自身的十字叉丝中心为基准，通过自准直仪一观测运动前后第一楔镜的姿态，并通过控制系统，第一并联微动机构调整运动前后第一楔镜的姿态，使其始终一致，从而保证了自准直仪二运动前后姿态一致，即自准直仪二运动前后光轴平行；

S13、自准直仪二经过上述步骤完成姿态调整，以自准直仪二自身的十字叉丝中心为基准，通过它观测运动前后第二楔镜的姿态，通过控制系统，第二并联微动机构调整运动前后第二楔镜的姿态，使其始终一致，以保证自准直仪三运动前后姿态一致，即自准直仪三运动前后光轴平行，以进行二维多光轴平行检测。

进一步，当被测阵列反射镜法线与自准直仪三发出的光轴三非平行时，包括以下步骤：

S21：自准直仪四完成姿态调整，以自准直仪四自身的十字叉丝中心为基准，通过它观测运动前后第三楔镜的姿态，通过控制系统，第三并联微动机构调整运动前后第三楔镜的姿态，使其始终保持一致，从而保证了自准直仪五运动前后姿态一致，即自准直仪五运动前后光轴平行；

S22：自准直仪五完成姿态调整后，以自准直仪五自身的十字叉丝中心为基准，通过它观测运动前后观测运动前后第四楔镜的姿态，通过控制系统，第四并联微动机构调整运动前后第四楔镜的姿态，使其始终保持一致，从而保证了导光反射镜运动前后姿态一致，即导光反射镜运动前后法线平行，形成平行反射基准；

S23：重复步骤S11-S13，以进行二维多光轴平行检测。

本发明的有益效果如下：

本发明提供了一种高精度的米级尺度多光轴平行检测装置以及检测方法，其装置结构简单、适用性强、操作简单，满足多光轴平行性检测需求；自准直仪上安装楔镜，并通过并联微动机构调整楔镜的角度，结合控制系统，使得检测区域可达数米见方，实现了准直过程的自动化，通过该检测方法提供数据精度高、灵活性高误差环节少，大大方便了操作者。

附图说明

图1为本实施例1的结构示意图；

图2为本实施例2的结构示意图；

图中：1—阵列反射镜，2—第一校准部，3—固定基准，4—第二校准部，5—第三校准部，6—第一支撑平台，7—第一平移机构，71—第一导轨，72—第二导轨，8—第六校准部，9—第五校准部，10—第四校准部，11—第二支撑平台，12—第二平移机构，121—第三导轨，122—第四导轨，13—光轴一，14—光轴二，15—光轴三，16—光轴四，17—光轴五。

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。

一种米级尺度多光轴平行检测装置，其包括第一校准部2、第二校准部4、第三校准部5、第一平移机构7和控制系统，其中：所述第一校准部2包括自准直仪一、固定基准和第一支撑平台6，所述自准直仪一和固定基准3依次安装在所述第一支撑平台6上；所述第二校准部4包括第一楔镜、自准直仪二和第一并联微动机构，所述第一楔镜、自准直仪二、第一并联微动机构固定连接；所述第三校准部5包括第二楔镜、自准直仪三、第二并联微动机构，所述第二楔镜、自准直仪三、第二并联微动机构固定连接；自准直仪一发出的光轴一13垂直于自准直仪二发出的光轴二14，自准直仪二发出的光轴二14垂直于自准直仪三发出的光轴三15，所述第二校准部4和第三校准部5安装在所述第一平移机构7上，所述第二校准部4和第三校准部5与控制系统连接。

所述第一平移机构7设置有第一导轨71、第二导轨72、横梁和纵梁，所述纵梁导向装配在所述第一导轨71上，所述横梁导向装配在所述第二导轨72上，所述第一导轨71垂直于所述第二导轨72，所述第二校准部4安装在所述纵梁上，所述第三校准部5安装在所述横梁上。通过第一导轨71和第二导轨72的水平和垂直运动，带动横梁和纵梁的水平和垂直运动，进而可实现第二校准部4和第三校准部5与第一校准部2位置校准，并通过并联微动机构调整楔镜的角度，使得楔镜的入射光轴和反射光轴保持平行，最终实现其光轴之间的平行性检测。

所述平行检测装置还包括第四校准部10、第五校准部9、第六校准部8和第二平移机构12，所述第四校准部10设置有自准直仪四和第二支撑平台11，所述自准直仪四安装在所述第二支撑平台11上，所述第五校准部9和第六校准部8安装在所述第二平移机构12上。

所述第五校准部9包括第三楔镜、自准直仪五和第三并联微动机构，所述第三楔镜、自准直仪五和第三并联微动机构固定连接；所述第六校准部10包括第四楔镜、导光反射镜和第四并联微动机构，所述第四楔镜、导光反射镜和第四并联微动机构固定连接，所述导光反射镜位于第三校准部5的底部或顶部，通过导光反射镜反射回的光轴与第三校准部5发出的光轴三15一致；所述第二平移机构12还设置有第三导轨121和第四导轨122，所述第五校准部9和第六校准部8安装在所述第三导轨121上，所述第三导轨121垂直于第四导轨122，第三导轨121可以第四导轨122左右移动，以实现第五校准部9和第六校准部8与第四校准部的位置校准，自准直仪四发出的光轴四16垂直于自准直仪五发出的光轴五17。

实施例一：

如图1所示，当被测阵列反射镜1法线与自准直仪三发出的光轴三15平行时，直接测试阵列反射镜1法线间的平行度。

S11、以固定基准3为自准直仪一的参考基准，自准直仪一以此基准完成准直；

S12、以自准直仪一自身的十字叉丝中心为基准，通过自准直仪一观测运动前后第一楔镜的姿态，并通过控制系统，第一并联微动机构调整运动前后第一楔镜的姿态，即首先通过第一导轨71和第二导轨72调整自准直仪二，使其接收自准直仪一发出的光轴一13，然后通过第一并联微动机构调整第一楔镜的角度，使其通过第一楔镜反射回的光轴与自准直仪一发出的光轴一13始终一致，从而保证了自准直仪二运动前后姿态一致，即自准直仪二运动前后光轴平行；

S13、自准直仪二经过上述步骤完成姿态调整，以自准直仪二自身的十字叉丝中心为基准，同理，通过它观测运动前后第二楔镜的姿态，通过控制系统，第二并联微动机构调整运动前后第二楔镜的姿态，即调整第二楔镜的角度，使其通过第二楔镜反射回的光轴与自准直仪二发出的光轴二14始终一致，以保证自准直仪三运动前后姿态一致，即自准直仪三运动前后光轴平行，当自准直仪三发出的光轴15与被测阵列反射镜1法线平行时，就可直接测试阵列反射镜1法线间的平行度，以此进行二维多光轴的平行性检测。

实施例二：

如图2所示，当被测阵列反射镜1法线与自准直仪三发出的光轴三15非平行时，即当被测阵列反射镜1法线与自准直仪三的光轴三15成45°夹角时，需在第三校准部5的底部(或顶部)增加导光反射镜，通过导光反射镜反射回的光轴与第三校准部5发出的光轴三15一致，使光路返回，从而完成二维多光轴的平行性检测。

具体包括以下步骤：

S21：自准直仪四完成姿态调整，以自准直仪四自身的十字叉丝中心为基准，通过它观测运动前后第三楔镜的姿态，通过控制系统，第三并联微动机构调整运动前后第三楔镜的姿态与运动前姿态一致，即首先通过第三导轨121和第四导轨122调整自准直仪五，使其接收自准直仪四发出的光轴四16，然后通过第三并联微动机构调整第三楔镜的角度，使其通过第三楔镜反射回的光轴与自准直仪四发出的光轴四16始终一致，从而保证了自准直仪五运动前后姿态一致，即自准直仪五运动前后光轴平行。

S22：自准直仪五完成姿态调整后，以自准直仪五自身的十字叉丝中心为基准，自准直仪五观测运动前后第四楔镜的姿态，以运动前的姿态为基准，通过控制系统，第四并联微动机构调整运动前后第四楔镜的姿态与运动前姿态一致，即首先通过第三导轨121和第四导轨122对导光反射镜的位置进行校准，然后通过第四并联微动机构调整第四楔镜的角度，使通过第四楔镜反射回的光轴与自准直仪五发出的光轴五17始终一致，从而保证了导光反射镜运动前后姿态一致，即导光反射镜运动前后法线平行，形成平行反射基准。

S23：重复本实施例1的步骤S11-S13，以此进行二维多光轴的平行性检测。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种米级尺度多光轴平行检测装置，其特征在于：其包括第一校准部、第二校准部、第三校准部、第一平移机构和控制系统，所述第二校准部和第三校准部安装在所述第一平移机构上，所述第二校准部和第三校准部与控制系统连接；

第一校准部发出的光轴一垂直于第二校准部发出的光轴二，第二校准部发出的光轴二垂直于第三校准部发出的光轴三。

2.如权利要求1所述的一种米级尺度多光轴平行检测装置，其特征在于：所述第一校准部包括自准直仪一、固定基准和第一支撑平台，所述自准直仪一和固定基准依次安装在所述第一支撑平台上；所述第二校准部包括第一楔镜、自准直仪二和第一并联微动机构，所述第一楔镜、自准直仪二、第一并联微动机构固定连接；所述第三校准部包括第二楔镜、自准直仪三、第二并联微动机构，所述第二楔镜、自准直仪三、第二并联微动机构固定连接。

3.如权利要求2所述的一种米级尺度多光轴平行检测装置，其特征在于：所述第一平移机构设置有第一导轨、第二导轨、横梁和纵梁，所述纵梁导向装配在所述第一导轨上，所述横梁导向装配在所述第二导轨上，所述第一导轨垂直于所述第二导轨，所述第二校准部安装在所述纵梁上，所述第三校准部安装在所述横梁上。

4.如权利要求1所述的一种米级尺度多光轴平行检测装置，其特征在于，还包括第四校准部、第五校准部、第六校准部和第二平移机构，所述第四校准部设置有自准直仪四和第二支撑平台，所述自准直仪四安装在所述第二支撑平台上，所述第五校准部和第六校准部安装在所述第二平移机构上。

5.如权利要求4所述的一种米级尺度多光轴平行检测装置，其特征在于，第四校准部发出的光轴四垂直于第五校准部发出的光轴五。

6.如权利要求5所述的一种米级尺度多光轴平行检测装置，其特征在于，所述第五校准部包括第三楔镜、自准直仪五和第三并联微动机构，所述第三楔镜、自准直仪五和第三并联微动机构固定连接，所述第六校准部包括第四楔镜、导光反射镜和第四并联微动机构，所述第四楔镜、导光反射镜和第四并联微动机构固定连接。

7.如权利要求6所述的一种米级尺度多光轴平行检测装置，其特征在于，所述导光反射镜位于第三校准部的底部或顶部，通过导光反射镜反射回的光轴与第三校准部发出的光轴三一致。

8.如权利要求7所述的一种米级尺度多光轴平行检测装置，其特征在于，所述第二平移机构设置有第三导轨和第四导轨，所述第三导轨垂直于第四导轨，所述第五校准部和第六校准部均安装在所述第三导轨上。

9.一种米级尺度多光轴平行检测方法，其特征在于，当被测阵列反射镜法线与自准直仪三发出的光轴三平行时，包括以下步骤：

S11、以固定基准为自准直仪一的参考基准，自准直仪一以此基准完成准直；

S12、以自准直仪一自身的十字叉丝中心为基准，通过自准直仪一观测运动前后第一楔镜的姿态，并通过控制系统，第一并联微动机构调整运动前后第一楔镜的姿态，使其始终一致，从而保证了自准直仪二运动前后姿态一致，即自准直仪二运动前后光轴平行；

S13、自准直仪二经过上述步骤完成姿态调整，以自准直仪二自身的十字叉丝中心为基准，通过它观测运动前后第二楔镜的姿态，通过控制系统，第二并联微动机构调整运动前后第二楔镜的姿态，使其始终一致，以保证自准直仪三运动前后姿态一致，即自准直仪三运动前后光轴平行，以进行二维多光轴平行检测。

10.如权利要求9所述的一种米级尺度多光轴平行检测方法，其特征在于，当被测阵列反射镜法线与自准直仪三发出的光轴三非平行时，包括以下步骤：

S21：自准直仪四完成姿态调整，以自准直仪四自身的十字叉丝中心为基准，通过它观测运动前后第三楔镜的姿态，通过控制系统，第三并联微动机构调整运动前后第三楔镜的姿态，使其始终保持一致，从而保证了自准直仪五运动前后姿态一致，即自准直仪五运动前后光轴平行；

S22：自准直仪五完成姿态调整后，以自准直仪五自身的十字叉丝中心为基准，通过它观测运动前后观测运动前后第四楔镜的姿态，通过控制系统，第四并联微动机构调整运动前后第四楔镜的姿态，使其始终保持一致，从而保证了导光反射镜运动前后姿态一致，即导光反射镜运动前后法线平行，形成平行反射基准；

S23：重复步骤S11-S13，以进行二维多光轴平行检测。