CN109186537A - 光电经纬仪光学系统变形测试方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光学系统变形量测试领域，具体涉及一种光电经纬仪光学系统变形测试方法及系统。系统仅由目标模拟器及夹持机构组成，测试时，将目标模拟器通过夹持机构固定在待测光电经纬仪上，每调整一次光电经纬仪的俯仰角度，记录一次目标脱靶量，最后通过最小二乘法拟合光电经纬仪指向精度系统误差修正曲线，旨在实现光电经纬仪在不同俯仰角下，光学系统方位和俯仰方向变形量的连续采样和高精度测量，提高光电经纬仪指向精度。
Description
技术领域
本发明涉及光学系统变形量测试领域，具体涉及一种光电经纬仪光学系统变形测试方法及系统。
背景技术
光电经纬仪是一种利用光学系统并配合电子技术对空中运动目标进行识别、跟踪及获取目标运动信息的大型高精度光测设备，在军事、科学研究等领域有广泛的应用。随着技术的进步，对光电经纬仪的成像质量要求越来越高，口径越来越大。因此光学系统的自重对光电经纬仪的指向精度影响已不可忽略。现阶段，国内研究专注于光电经纬仪主反射镜的结构形式、支撑方式、材料以及复杂的工况等因素对光学系统自重的影响。也有通过研究光电经纬仪光学系统受力变形减小光学系统的自重对光电经纬仪的指向精度影响，但是研究资料较少。
光电经纬仪光学系统受力变形的传统测试方法：通过在不同俯仰角位置架设目标模拟器，事先通过高精度全站仪标定不同俯仰角下目标模拟器的俯仰值(即相对真值)，然后光电经纬仪再次对不同俯仰角下目标模拟器的俯仰值进行测量。测量值与相对真值的差值，即光电经纬仪光学系统俯仰方向受力变形量。传统测试装置及方法存在的缺点：1.对光电经纬仪轴系精度要求高且测试过程需对光电经纬仪精确调平，减小轴系精度和垂直倾斜误差对俯仰角采样误差的影响，测试过程复杂，周期长；2.由于空间结构受限架设的目标模拟器数量有限，采样点数较少，无法完成连续采样；3.事先需要高精度全站仪进行标定，测试误差受全站仪精度和人眼瞄准精度影响，精度不高；4.方位方向存在投影关系且轴系精度对方位值影响较大，不易进行系统误差分量解析，无法有效剥离出方位方向光学系统受力变形分量。
发明内容
本发明的目的是提供一种不同俯仰角下光电经纬仪光学系统变形量测试装置及方法，旨在实现光电经纬仪在不同俯仰角下，光学系统方位和俯仰方向变形量的连续采样和高精度测量。通过最小二乘法拟合光电经纬仪指向精度系统误差修正曲线，提高光电经纬仪指向精度。
本发明的技术解决方案是提供一种光电经纬仪光学系统变形测试方法，包括以下步骤：
步骤一、将目标模拟器固定在待测光电经纬仪上，且使得目标模拟器位于待测光电经纬仪的视场范围内，待测光电经纬仪识别目标模拟器并判读目标模拟器位置；
步骤二、调整待测光电经纬仪的俯仰角，每调整一次俯仰角，待测光电经纬仪判读目标模拟器位置，记录待测光电经纬仪目标脱靶量；
步骤三、结合最小二乘法，利用不同俯仰角下的目标脱靶量，拟合待测光电经纬仪变形量曲线。
进一步地，步骤一中通过夹持机构将目标模拟器固定在待测光电经纬仪遮光罩的入光口处。
进一步地，目标模拟器焦面放置十字丝靶标。
进一步地，步骤二中等间隔角度调整待测光电经纬仪的俯仰角。
本发明还提供一种实现上述方法的光电经纬仪光学系统变形测试系统，其特殊之处在于：包括目标模拟器及夹持机构，上述夹持机构用于将目标模拟器固定在待测光电经纬仪上，并使得目标模拟器位于待测光电经纬仪的视场范围内。
进一步地，上述目标模拟器通过夹持机构固定在待测光电经纬仪遮光罩的入光口处。
进一步地，上述目标模拟器焦面放置十字丝靶标。
进一步地，上述夹持机构包括环形支撑部及均布在环形支撑部外壁的至少两个固定臂，固定臂的一端固定在遮光罩上，夹持机构通过固定臂固定在遮光罩上。
进一步地，上述目标模拟器固定在固定臂上。
本发明的有益效果是：
1、本发明直接测量光学系统不同俯仰角下的变形量，无需修正光电经纬仪轴系误差，对光电经纬仪轴系精度和垂直轴倾斜误差要求低，测试过程简单便捷，易于操作，测试周期短；
2、本发明系统结构简单，仅由目标模拟器、夹持机构组成，不受空间结构限制，可完成光学系统受力变形量的连续全采样；
3、目标模拟器十字像的靶面位置通过光电经纬仪自动判读，不受全站仪精度和人眼瞄准误差影响，采样精度高；
4、不受光电经纬仪轴系误差影响，可完成光电经纬仪方位和俯仰方向受力变形的全采样，进而完成光电经纬仪光学系统受力变形系统差的高精度修正。
附图说明
图1为本发明测试方法原理图；
图2为夹持机构结构示意图；
图3为目标模拟器十字丝靶标示意图。
图中附图标记为：1-目标模拟器，2-夹持机构，21-环形支撑部，22-固定臂，3-待测光电经纬仪，4-遮光罩。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本发明做进一步的描述。
如图2所示，本实施例中形变测试系统包括目标模拟器1及夹持机构2，夹持机构2包括环形支撑部21及均布在环形支撑部21外壁的四个固定臂22，目标模拟器1固定在其中一个固定臂上。如图1，夹持机构2通过固定臂22固定在待测光电经纬仪3遮光罩4的入光口处，使得目标模拟器1位于待测光电经纬仪3的视场内。如图3所示，目标模拟器1焦面放置十字丝靶标。
通过下述过程实现待测光电经纬仪光学系统变形量测试：
步骤一：在待测光电经纬仪遮光罩的入光口处通过夹持机构安装目标模拟器；待测光电经纬仪识别目标模拟器并判读目标模拟器位置，将此时目标模拟器的位置即记为(x，y)；
步骤二：将待测光电经纬仪俯仰调整至0°，待测光电经纬仪判读此时目标模拟器的位置，记为(x1，y1)，记录光电经纬仪目标脱靶量(Δx1，Δy1)，其中Δx1＝x1-x，Δy1＝y1-y；
步骤三：同测试步骤二，每间隔θ度调整一次待测光电经纬仪俯仰角，记录每一俯仰角度对应的待测光电经纬仪的目标脱靶量，分别记为(Δx2,Δy2)，…(Δxn,Δyn)；
步骤四：结合最小二乘法，利用不同俯仰角度下待测光电经纬仪的目标脱靶量数据，拟合光电经纬仪变形量曲线。
本实施例以俯仰脱靶量为例，采样间隔选取5°，假设变形曲线为线性(变形曲线可根据实际情况调整)：
表1俯仰脱靶量数据
其中a为截距，b为斜率，按矩阵形式解算，则有：
其中C与L为计算过程中引入的参量，进而，得到光电经纬仪变形量线性变换规律：
ΔYi＝a+b·Ai。
Claims (9)
1.一种光电经纬仪光学系统变形测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将目标模拟器固定在待测光电经纬仪上，且使得目标模拟器位于待测光电经纬仪的视场范围内，待测光电经纬仪识别目标模拟器并判读目标模拟器位置；
步骤二、调整待测光电经纬仪的俯仰角，每调整一次俯仰角，待测光电经纬仪判读目标模拟器位置，记录待测光电经纬仪目标脱靶量；
步骤三、结合最小二乘法，利用不同俯仰角下的目标脱靶量，拟合待测光电经纬仪变形量曲线。
2.根据权利要求1所述的光电经纬仪光学系统变形测试方法，其特征在于：步骤一中通过夹持机构将目标模拟器固定在待测光电经纬仪遮光罩的入光口处。
3.根据权利要求2所述的光电经纬仪光学系统变形测试方法，其特征在于：目标模拟器焦面放置十字丝靶标。
4.根据权利要求1所述的光电经纬仪光学系统变形测试方法，其特征在于：步骤二中等间隔角度调整待测光电经纬仪的俯仰角。
5.一种实现权利要求1所述方法的光电经纬仪光学系统变形测试系统，其特征在于：包括目标模拟器(1)及夹持机构(2)，所述夹持机构(2)用于将目标模拟器(1)固定在待测光电经纬仪(3)上，并使得目标模拟器(1)位于待测光电经纬仪(3)的视场范围内。
6.根据权利要求5所述的光电经纬仪光学系统变形测试系统，其特征在于：所述目标模拟器(1)通过夹持机构(2)固定在待测光电经纬仪(3)遮光罩(4)的入光口处。
7.根据权利要求6所述的光电经纬仪光学系统变形测试系统，其特征在于：所述目标模拟器(1)焦面放置十字丝靶标。
8.根据权利要求5所述的光电经纬仪光学系统变形测试系统，其特征在于：所述夹持机构(2)包括环形支撑部(21)及均布在环形支撑部外壁的至少两个固定臂(22)，固定臂(22)的一端固定在遮光罩(4)上。
9.根据权利要求8所述的光电经纬仪光学系统变形测试系统，其特征在于：所述目标模拟器(1)固定在固定臂(22)上。
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| CN107478450A (zh) * | 2016-06-07 | 2017-12-15 | 长春理工大学 | 一种具有动态仿真目标模拟功能的跟踪精度检测系统 |
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