CN111442910A - 高精度多光轴一致性测量系统及方法 - Google Patents

高精度多光轴一致性测量系统及方法 Download PDF

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CN111442910A CN202010327369.9A CN202010327369A CN111442910A CN 111442910 A CN111442910 A CN 111442910A CN 202010327369 A CN202010327369 A CN 202010327369A CN 111442910 A CN111442910 A CN 111442910A
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李晓辉
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刘勇
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Abstract

本发明涉及多光轴一致性测量，具体涉及一种高精度多光轴一致性测量系统及方法。本发明的目的是解决现有多光轴一致性测量系统及方法存在无法建立高精度测量基准、难以进行兼顾激光发射光轴、激光接收光轴、可见光光轴、红外光轴的多光轴一致性测量的技术问题，提供一种高精度多光轴一致性测量系统及方法。该系统包括平行光管组件、焦点组件、取样镜组件、长焦自准直光管组件；平行光管组件包括离轴抛物面镜和折轴镜；取样镜组件包括第一取样镜和第二取样镜，第二取样镜为半透半反镜；长焦自准直光管组件包括会聚镜头、分光镜、CCD探测器、第二十字靶、面阵光源。该方法利用该系统进行测量。

Description

高精度多光轴一致性测量系统及方法
技术领域
本发明涉及多光轴一致性测量，具体涉及一种高精度多光轴一致性测量系统及方法。
背景技术
随着机载光电吊舱技术的不断发展，通过光电载荷协同其它设备形成机载吊舱来实现对地观察和搜索等活动，逐渐成为航空观察和搜索的主要方式。为了进一步提升夜间或低照度下的探测能力，光电载荷系统已经朝着融合可见光、近红外、中波红外等多谱段探测方向发展。
现有的机载吊舱光电载荷系统大都同时具有可见光测距器、红外测距器和激光测距器等多个光电探测器。这些光电探测器光轴间的一致性(即平行性)标定与测量是吊舱光电载荷设备装调与检测的重要环节。而标定与测量多谱段光轴光电探测器间的光轴一致性，需要建立能够被这些光电探测器同时响应的测量基准。因此，建立高精度的多谱段光轴测量基准，进行多谱段光轴之间高精度的一致性测量，是提升吊舱光电载荷探测性能的关键所在。
目前，测量多谱段光轴一致性的常用方法有共孔径同轴卡式、共孔径离轴抛物式、激光相纸检测法和热效应靶测量法，它们共同的缺点是测量基准精度低。此外，共孔径同轴卡式虽具有测量系统体积小的优势，但是存在中心遮拦的缺点；共孔径离轴抛式测量系统中，离轴抛物面镜会聚的光经半透半反的折轴镜透过后被CCD探测器接收，这种测量系统不便于测量高功率激光发射光轴和激光接收光轴，且其测量精度较低；激光相纸检测法可以实现激光发射光轴、激光接收光轴和可见光光轴的一致性测量，但由于经过激光照射曝光后的相纸需要更换，故不能进行实时检测；热效应靶测量法虽然可以通过将发射的激光转换成红外辐射来实现激光光轴和红外光轴的一致性测量，但是无法实现激光光轴与可见光光轴的一致性测量，且其一致性偏差的判断须利用一致性测量系统的光轴基准设备。
发明内容
本发明的目的是解决现有多光轴一致性测量系统及方法存在无法建立高精度测量基准、难以进行兼顾激光发射光轴、激光接收光轴、可见光光轴、红外光轴的多光轴一致性测量的技术问题，提供一种高精度多光轴一致性测量系统及方法。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术解决方案如下：
本发明提供一种高精度多光轴一致性测量系统，其特殊之处在于：包括平行光管组件、焦点组件、取样镜组件、长焦自准直光管组件；
所述平行光管组件包括离轴抛物面镜和折轴镜，折轴镜位于离轴抛物面镜的焦面处；
所述焦点组件包括靶标切换导轨，光源切换导轨，设置于靶标切换导轨上的第一十字靶、毛玻璃和模拟激光器，以及设置于光源切换导轨上的用于提供可见光的积分球、用于提供红外辐射的黑体光源；
所述靶标切换导轨通过平行光管组件的焦点处，可以使第一十字靶、毛玻璃和模拟激光器通过在靶标切换导轨上移动，分别位于平行光管组件的焦点处；
所述光源切换导轨位于平行光管组件的焦点一侧，可以使积分球黑体光源通过在光源切换导轨上移动，分别向平行光管组件的焦点处提供可见光、红外辐射；
所述取样镜组件包括相互垂直设置的第一取样镜和第二取样镜，第二取样镜为半透半反镜；
所述长焦自准直光管组件包括会聚镜头、分光镜、CCD探测器、第二十字靶、用于照亮第二十字靶的面阵光源；
所述第一取样镜、第二取样镜、会聚镜头、分光镜依次设置于所述离轴抛物面镜的准直出射光路上；
所述会聚镜头在分光镜作用下形成两个共轭焦面，所述CCD探测器位于会聚镜头的一个焦面处，所述第二十字靶位于会聚镜头的另一个焦面处。
进一步地，所述离轴抛物面镜的焦距为3000mm，有效通光口径为
Figure BDA0002463700030000021
进一步地，所述会聚镜头为透射式结构，焦距为1000mm，有效通光口径为
Figure BDA0002463700030000031
进一步地，所述CCD探测器的像元尺寸为4.8μm。
本发明还提供一种利用上述系统进行高精度多光轴一致性测量的方法，其特殊之处在于，包含以下步骤：
1)多光轴一致性测量基准建立
1.1)平行光管组件焦点处各靶标光轴的一致性标定与调试
1.1.1)利用靶标切换导轨将第一十字靶移动到平行光管组件的焦点处作为靶标，再利用光源切换导轨移动积分球，使积分球发出的均匀可见光照亮第一十字靶的靶面，第一十字靶出射十字可见光，经平行光管组件准直后平行出射，一分部平行出射光经取样镜组件反射、会聚镜头透射、分光镜分光后，到达CCD探测器的焦面上得到第一十字靶像，CCD探测器通过软件算法对第一十字靶像进行质心提取，将其标记为原点坐标；
1.1.2)将第一十字靶替换为毛玻璃、积分球替换为黑体光源，重复与步骤1.1)相同程序的操作，获取毛玻璃的质心坐标，微调毛玻璃的姿态，使毛玻璃的质心坐标与步骤1.1)所得原点坐标的偏差在5＂以内；
1.1.3)将第一十字靶替换为模拟激光器，移去积分球，获取模拟激光的质心坐标，微调模拟激光器的姿态，使模拟激光的质心坐标与步骤1.1)所得原点坐标的偏差在5＂以内，此时，平行光管组件焦点处各靶标光轴的一致性标定与调试完成；
1.2)平行光管组件光轴与长焦自准直光管组件光轴的一致性调试
1.2.1)在第二取样镜的水平方向上放置一个起平面反射作用的八面体组合角锥，利用面阵光源照亮第二十字靶，第二十字靶出射十字可见光，经会聚镜头平行出射、八面体组合角锥反射后原路返回，CCD探测器的焦面接收到反射回的第二十字靶像，对其进行质心提取，标记为第二十字靶的质心坐标；
1.2.2)关闭面阵光源，打开积分球将第一十字靶照亮，第一十字靶出射的十字可见光经平行光管组件准直、取样镜组件反射后，到达CCD探测器的焦面上，对其进行质心提取，标记为第一十字靶的质心坐标；
1.2.3)调整取样镜组件的姿态，使第一十字靶和第二十字靶的质心坐标偏差在5″以内，由于第一十字靶的光轴代表平行光管组件的光轴，第二十字靶的光轴代表长焦自准直光管组件的光轴，从而使得平行光管组件的光轴与长焦自准直光管组件的光轴一致，多光轴一致性测量基准完成建立；
2)被测光电载荷多光轴一致性测量
2.1)被测光电载荷姿态调整
调整被测光电载荷的俯仰和方位姿态，使被测光电载荷的安装基准轴与高精度多光轴一致性测量系统相平行；
2.2)激光发射光轴坐标测量
将毛玻璃切换到平行光管组件的焦点处，被测光电载荷发射高功率脉冲激光，经平行光管组件会聚到毛玻璃上，毛玻璃对入射激光进行衰减和散射，散射激光再经平行光管组件准直、取样镜组件反射、会聚镜头透射、分光镜分光后，到达CCD探测器的焦面上，对激光光斑进行质心提取，将其标记为激光发射光轴坐标；
2.3)激光接收光轴坐标测量
将模拟激光器切换到平行光管组件的焦点处，模拟激光器发射模拟激光，经平行光管组件准直后平行出射，被所述被测光电载荷自身激光接收装置所携带的探测器接收，探测器对模拟激光进行质心提取，将其标记为激光接收光轴坐标；
2.4)可见光光轴坐标测量
将第一十字靶切换到平行光管组件的焦点处，通过光源切换导轨将积分球对准第一十字靶，积分球发出的均匀可见光照亮第一十字靶，第一十字靶出射十字可见光，经平行光管组件准直后平行出射，被所述被测光电载荷的可见光系统接收，可见光系统对十字可见光进行质心提取，将其标记为可见光光轴坐标；
2.5)红外光轴坐标测量
通过光源切换导轨将黑体光源对准第一十字靶，黑体光源发出的红外辐射照亮第一十字靶，第一十字靶发出十字红外辐射，经平行光管组件(1)准直后平行出射，被所述被测光电载荷的红外系统接收，红外系统对十字红外辐射进行质心提取，将其标记为红外光轴坐标；
2.6)利用步骤2.2)至步骤2.5)分别获取的激光发射光轴坐标、激光接收光轴坐标、可见光光轴坐标和红外光轴坐标，计算被测光电载荷各个光轴之间的一致性偏差值，根据偏差值对被测光电载荷的各个光轴进行相应调整，使激光发射光轴、激光接收光轴、可见光光轴和红外光轴之间的一致性性偏差在5＂以内，此时，被测光电载荷多光轴一致性的高精度测量完成。
本发明相比现有技术具有的有益效果如下：
1、本发明提供的高精度多光轴一致性测量系统及方法，通过第一十字靶、毛玻璃、模拟激光器三个靶标在平行光管组件焦点处的切换，利用积分球提供可见光、黑体光源提供红外辐射，采用离轴抛物面镜和折轴镜组成的大口径长焦距的平行光管组件对光线进行会聚、准直，取样镜组件取样，结合会聚镜头、分光镜、CCD探测器、第二十字靶、用于照亮第二十字靶的面阵光源组成的长焦自准直光管组件接收光线并记录光斑质心坐标，使得在平行光管组件焦点各个靶标的光轴具有一致性，且平行光管组件光轴与长焦自准直光管组件光轴具有一致性的基础上，建立了一个高精度的多光轴一致性测量基准，实现了对被测光电载荷多光轴(包含可见光光轴、激光发射光轴和激光接收光轴、红外光轴)一致性的高精度测量，为保障机载光电载荷的多光轴一致性提供了重要的装调和测量技术手段，具有重大的科研意义和工程实用价值。
2、本发明提供的高精度多光轴一致性测量系统及方法，测量激光发射光轴和激光接收光轴的一致性时，利用毛玻璃散射取样的方法，毛玻璃具有衰减和散射的作用，不仅巧妙地解决了高功率脉冲激光容易损伤CCD探测器的问题，而且将可见光光轴、激光发射光轴和激光接收光轴引入到用于图像采集和处理的长焦自准直光管组件中，建立了兼顾激光发射光轴、激光接收光轴、可见光光轴、红外光轴的多光轴一致性测量基准。
3、本发明提供的高精度多光轴一致性测量系统，离轴抛物面镜的焦距为3000mm，有效通光口径为
Figure BDA0002463700030000051
会聚镜头为透射式结构，焦距为1000mm，有效通光口径为
Figure BDA0002463700030000052
CCD探测器的像元尺寸为4.8μm，使得测量系统的测量精度优于2＂，从而保证平行光管组件焦点各个靶标的光轴一致性偏差在5″以内，且平行光管组件光轴与长焦自准直光管组件光轴的一致性偏差在5＂以内，使得多光轴一致性测量基准精度高，同时使得可见光、红外辐射和激光发射光轴和激光接收光轴的一致性调试和测量结果在5＂以内，从而实现光电载荷多光轴之间的高精度装调和一致性偏差测量。
附图说明
图1为本发明高精度多光轴一致性测量系统的结构示意图；
图2为本发明高精度多光轴一致性测量系统的平行光管组件处会聚、准直光线示意图；
图3为本发明高精度多光轴一致性测量系统的会聚镜头会聚光线示意图，右侧两镜片表示会聚镜头，左侧为会聚镜头的焦面；
附图标记说明：
1-平行光管组件；101-离轴抛物面镜；102-折轴镜；
2-焦点组件；201-靶标切换导轨；2011-第一十字靶；2012-毛玻璃；2013-模拟激光器；202-光源切换导轨；2021-积分球；2022-黑体光源；
3-取样镜组件；301-第一取样镜；302-第二取样镜；
4-长焦自准直光管组件；401-会聚镜头；402-分光镜；403-CCD探测器；404-第二十字靶；405-面阵光源；
5-被测光电载荷。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步地说明。
本发明提供一种高精度多光轴一致性测量系统，如图1所示，包括平行光管组件1、焦点组件2、取样镜组件3、长焦自准直光管组件4；所述平行光管组件1包括离轴抛物面镜101和折轴镜102，折轴镜102位于离轴抛物面镜101的焦面处；所述焦点组件2包括靶标切换导轨201，光源切换导轨202，设置于靶标切换导轨201上的第一十字靶2011、毛玻璃2012和模拟激光器2013，以及设置于光源切换导轨202上的用于提供可见光的积分球2021、用于提供红外辐射的黑体光源2022；所述靶标切换导轨201通过平行光管组件1的焦点处，可以使第一十字靶2011、毛玻璃2012和模拟激光器2013通过在靶标切换导轨201上移动，分别位于平行光管组件1的焦点处；所述光源切换导轨202位于平行光管组件1的焦点一侧，可以使积分球2021、黑体光源2022通过在光源切换导轨202上移动，分别向平行光管组件1的焦点处提供可见光、红外辐射；所述取样镜组件3包括相互垂直设置的第一取样镜301和第二取样镜302，第二取样镜302为半透半反镜；所述长焦自准直光管组件4包括会聚镜头401、分光镜402、CCD探测器403、第二十字靶404、用于照亮第二十字靶404的面阵光源405；所述第一取样镜301、第二取样镜302、会聚镜头401、分光镜402依次设置于所述离轴抛物面镜101的准直出射光路上；所述会聚镜头401在分光镜402作用下形成两个共轭焦面，CCD探测器403位于会聚镜头401的一个焦面处，第二十字靶404位于会聚镜头401的另一个焦面处。
所述离轴抛物面镜101的焦距为3000mm，有效通光口径为
Figure BDA0002463700030000071
所述会聚镜头401为透射式结构，焦距为1000mm，有效通光口径为
Figure BDA0002463700030000072
所述CCD探测器403的像元尺寸为4.8μm。
本发明还提供一种利用上述系统进行高精度多光轴一致性测量的方法，包含以下步骤：
1)多光轴一致性测量基准建立
1.1)平行光管组件1焦点处各靶标光轴的一致性标定与调试
1.1.1)利用靶标切换导轨201将第一十字靶2011移动到平行光管组件1的焦点处作为靶标，再利用光源切换导轨202移动积分球2021，使积分球2021发出的均匀可见光照亮第一十字靶2011的靶面，第一十字靶2011出射十字可见光，经平行光管组件1准直后平行出射，一分部平行出射光经取样镜组件3反射、会聚镜头401透射、分光镜402分光后，到达CCD探测器403的焦面上得到第一十字靶像，CCD探测器403通过软件算法对第一十字靶像进行质心提取，将其标记为原点坐标；
1.1.2)将第一十字靶2011替换为毛玻璃2012、积分球2021替换为黑体光源2022，重复与步骤1.1)相同程序的操作，获取毛玻璃2012的质心坐标，微调毛玻璃2012的姿态，使毛玻璃2012的质心坐标与步骤1.1)所得原点坐标的偏差在5＂以内；
1.1.3)将第一十字靶2011替换为模拟激光器2013，移去积分球2021，重复与步骤1.1)相同程序的操作，获取模拟激光的质心坐标，微调模拟激光器2013的姿态，使模拟激光的质心坐标与步骤1.1)所得原点坐标的偏差在5＂以内，此时，平行光管组件1焦点处各靶标光轴的一致性标定与调试完成；
1.2)平行光管组件1光轴与长焦自准直光管组件4光轴的一致性调试
1.2.1)在第二取样镜302的水平方向上放置一个起平面反射作用的八面体组合角锥，利用面阵光源405照亮第二十字靶404，第二十字靶404出射十字可见光，经会聚镜头401平行出射、八面体组合角锥反射后原路返回，CCD探测器403的焦面接收到反射回的第二十字靶像，对其进行质心提取，标记为第二十字靶404的质心坐标；
1.2.2)关闭面阵光源405，打开积分球2021将第一十字靶2011照亮，第一十字靶2011出射的十字可见光经平行光管组件1准直、取样镜组件3反射后，到达CCD探测器403的焦面上，对其进行质心提取，标记为第一十字靶2011的质心坐标；
1.2.3)调整取样镜组件3的姿态，使第一十字靶2011和第二十字靶404的质心坐标偏差在5″以内，由于第一十字靶2011的光轴代表平行光管组件1的光轴，第二十字靶404的光轴代表长焦自准直光管组件4的光轴，从而使得平行光管组件1的光轴与长焦自准直光管组件4的光轴一致，多光轴一致性测量基准完成建立；
2)被测光电载荷5多光轴一致性测量
2.1)被测光电载荷5姿态调整
调整被测光电载荷5的俯仰和方位姿态，使被测光电载荷5的安装基准轴与高精度多光轴一致性测量系统相平行；
2.2)激光发射光轴坐标测量
将毛玻璃2012切换到平行光管组件1的焦点处，被测光电载荷5发射高功率脉冲激光，经平行光管组件1会聚到毛玻璃2012上，毛玻璃2012对入射激光进行衰减和散射，散射激光再经平行光管组件1准直、取样镜组件3反射、会聚镜头401透射、分光镜402分光后，到达CCD探测器403的焦面上，对激光光斑进行质心提取，将其标记为激光发射光轴坐标；
2.3)激光接收光轴坐标测量
将模拟激光器2013切换到平行光管组件1的焦点处，模拟激光器2013发射模拟激光，经平行光管组件1准直后平行出射，被所述被测光电载荷5自身激光接收装置所携带的探测器接收，探测器对模拟激光进行质心提取，将其标记为激光接收光轴坐标；
2.4)可见光光轴坐标测量
将第一十字靶2011切换到平行光管组件1的焦点处，通过光源切换导轨202将积分球2021对准第一十字靶2011，积分球2021发出的均匀可见光照亮第一十字靶2011，第一十字靶2011出射十字可见光，经平行光管组件1准直后平行出射，被所述被测光电载荷5的可见光系统接收，可见光系统对十字可见光进行质心提取，将其标记为可见光光轴坐标；
2.5)红外光轴坐标测量
通过光源切换导轨202将黑体光源2022对准第一十字靶2011，黑体光源2022发出的红外辐射照亮第一十字靶2011，第一十字靶2011发出十字红外辐射，经平行光管组件1准直后平行出射，被所述被测光电载荷5的红外系统接收，红外系统对十字红外辐射进行质心提取，将其标记为红外光轴坐标；
2.6)利用步骤2.2)至步骤2.5)分别获取的激光发射光轴坐标、激光接收光轴坐标、可见光光轴坐标和红外光轴坐标，计算被测光电载荷5各个光轴之间的一致性偏差值，根据偏差值对被测光电载荷5的各个光轴进行相应调整，使激光发射光轴、激光接收光轴、可见光光轴和红外光轴之间的一致性性偏差在5＂以内，此时，被测光电载荷5多光轴一致性的高精度测量完成。
图2为本发明高精度多光轴一致性测量系统的平行光管组件1会聚、准直光线示意图；图3为本发明高精度多光轴一致性测量系统的会聚镜头会聚光线示意图，右侧两镜片表示会聚镜头，左侧为会聚镜头的焦面。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，对于本领域的普通专业技术人员来说，可以对前述各实施例所记载的具体技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所保护技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种高精度多光轴一致性测量系统，其特征在于：包括平行光管组件(1)、焦点组件(2)、取样镜组件(3)、长焦自准直光管组件(4)；
所述平行光管组件(1)包括离轴抛物面镜(101)和折轴镜(102)，折轴镜(102)位于离轴抛物面镜(101)的焦面处；
所述焦点组件(2)包括靶标切换导轨(201)，光源切换导轨(202)，设置于靶标切换导轨(201)上的第一十字靶(2011)、毛玻璃(2012)和模拟激光器(2013)，以及设置于光源切换导轨(202)上的用于提供可见光的积分球(2021)、用于提供红外辐射的黑体光源(2022)；
所述靶标切换导轨(201)通过平行光管组件(1)的焦点处，可以使第一十字靶(2011)、毛玻璃(2012)和模拟激光器(2013)通过在靶标切换导轨(201)上移动，分别位于平行光管组件(1)的焦点处；
所述光源切换导轨(202)位于平行光管组件(1)的焦点一侧，可以使积分球(2021)、黑体光源(2022)通过在光源切换导轨(202)上移动，分别向平行光管组件(1)的焦点处提供可见光、红外辐射；
所述取样镜组件(3)包括相互垂直设置的第一取样镜(301)和第二取样镜(302)，第二取样镜(302)为半透半反镜；
所述长焦自准直光管组件(4)包括会聚镜头(401)、分光镜(402)、CCD探测器(403)、第二十字靶(404)、用于照亮第二十字靶(404)的面阵光源(405)；
所述第一取样镜(301)、第二取样镜(302)、会聚镜头(401)、分光镜(402)依次设置于所述离轴抛物面镜(101)的准直出射光路上；
所述会聚镜头(401)在分光镜(402)作用下形成两个共轭焦面，所述CCD探测器(403)位于会聚镜头(401)的一个焦面处，所述第二十字靶(404)位于会聚镜头(401)的另一个焦面处。
2.根据权利要求1所述的高精度多光轴一致性测量系统，其特征在于：所述离轴抛物面镜(101)的焦距为3000mm，有效通光口径为
Figure FDA0002463700020000011
3.根据权利要求2所述的高精度多光轴一致性测量系统，其特征在于：所述会聚镜头(401)为透射式结构，焦距为1000mm，有效通光口径为
Figure FDA0002463700020000021
4.根据权利要求1或2或3所述的高精度多光轴一致性测量系统，其特征在于：所述CCD探测器(403)的像元尺寸为4.8μm。
5.一种高精度多光轴一致性测量方法，其特征在于，包含以下步骤：
1)多光轴一致性测量基准建立
1.1)平行光管组件(1)焦点处各靶标光轴的一致性标定与调试
1.1.1)利用靶标切换导轨(201)将第一十字靶(2011)移动到平行光管组件(1)的焦点处作为靶标，再利用光源切换导轨(202)移动积分球(2021)，使积分球(2021)发出的均匀可见光照亮第一十字靶(2011)的靶面，第一十字靶(2011)出射十字可见光，经平行光管组件(1)准直后平行出射，一分部平行出射光经取样镜组件(3)反射、会聚镜头(401)透射、分光镜(402)分光后，到达CCD探测器(403)的焦面上得到第一十字靶像，CCD探测器(403)通过软件算法对第一十字靶像进行质心提取，将其标记为原点坐标；
1.1.2)将第一十字靶(2011)替换为毛玻璃(2012)、积分球(2021)替换为黑体光源(2022)，重复与步骤1.1)相同程序的操作，获取毛玻璃(2012)的质心坐标，微调毛玻璃(2012)的姿态，使毛玻璃(2012)的质心坐标与步骤1.1)所得原点坐标的偏差在5＂以内；
1.1.3)将第一十字靶(2011)替换为模拟激光器(2013)，移去积分球(2021)，重复与步骤1.1)相同程序的操作，获取模拟激光的质心坐标，微调模拟激光器(2013)的姿态，使模拟激光的质心坐标与步骤1.1)所得原点坐标的偏差在5＂以内，此时，平行光管组件(1)焦点处各靶标光轴的一致性标定与调试完成；
1.2)平行光管组件(1)光轴与长焦自准直光管组件(4)光轴的一致性调试
1.2.1)在第二取样镜(302)的水平方向上放置一个起平面反射作用的八面体组合角锥，利用面阵光源(405)照亮第二十字靶(404)，第二十字靶(404)出射十字可见光，经会聚镜头(401)平行出射、八面体组合角锥反射后原路返回，CCD探测器(403)的焦面接收到反射回的第二十字靶像，对其进行质心提取，标记为第二十字靶(404)的质心坐标；
1.2.2)关闭面阵光源(405)，打开积分球(2021)将第一十字靶(2011)照亮，第一十字靶(2011)出射的十字可见光经平行光管组件(1)准直、取样镜组件(3)反射后，到达CCD探测器(403)的焦面上，对其进行质心提取，标记为第一十字靶(2011)的质心坐标；
1.2.3)调整取样镜组件(3)的姿态，使第一十字靶(2011)和第二十字靶(404)的质心坐标偏差在5″以内，由于第一十字靶(2011)的光轴代表平行光管组件(1)的光轴，第二十字靶(404)的光轴代表长焦自准直光管组件(4)的光轴，从而使得平行光管组件(1)的光轴与长焦自准直光管组件(4)的光轴一致，多光轴一致性测量基准完成建立；
2)被测光电载荷(5)多光轴一致性测量
2.1)被测光电载荷(5)姿态调整
调整被测光电载荷(5)的俯仰和方位姿态，使被测光电载荷(5)的安装基准轴与高精度多光轴一致性测量系统相平行；
2.2)激光发射光轴坐标测量
将毛玻璃(2012)切换到平行光管组件(1)的焦点处，被测光电载荷(5)发射高功率脉冲激光，经平行光管组件(1)会聚到毛玻璃(2012)上，毛玻璃(2012)对入射激光进行衰减和散射，少部分散射激光再经平行光管组件(1)准直、取样镜组件(3)反射、会聚镜头(401)透射、分光镜(402)分光后，到达CCD探测器(403)的焦面上，对激光光斑进行质心提取，将其标记为激光发射光轴坐标；
2.3)激光接收光轴坐标测量
将模拟激光器(2013)切换到平行光管组件(1)的焦点处，模拟激光器(2013)发射模拟激光，经平行光管组件(1)准直后平行出射，被所述被测光电载荷(5)自身激光接收装置所携带的探测器接收，探测器对模拟激光进行质心提取，将其标记为激光接收光轴坐标；
2.4)可见光光轴坐标测量
将第一十字靶(2011)切换到平行光管组件(1)的焦点处，通过光源切换导轨(202)将积分球(2021)对准第一十字靶(2011)，积分球(2021)发出的均匀可见光照亮第一十字靶(2011)，第一十字靶(2011)出射十字可见光，经平行光管组件(1)准直后平行出射，被所述被测光电载荷(5)的可见光系统接收，可见光系统对十字可见光进行质心提取，将其标记为可见光光轴坐标；
2.5)红外光轴坐标测量
通过光源切换导轨(202)将黑体光源(2022)对准第一十字靶(2011)，黑体光源(2022)发出的红外辐射照亮第一十字靶(2011)，第一十字靶(2011)发出十字红外辐射，经平行光管组件(1)准直后平行出射，被所述被测光电载荷(5)的红外系统接收，红外系统对十字红外辐射进行质心提取，将其标记为红外光轴坐标；
2.6)利用步骤2.2)至步骤2.5)分别获取的激光发射光轴坐标、激光接收光轴坐标、可见光光轴坐标和红外光轴坐标，计算被测光电载荷(5)各个光轴之间的一致性偏差值，根据偏差值对被测光电载荷(5)的各个光轴进行相应调整，使激光发射光轴、激光接收光轴、可见光光轴和红外光轴之间的一致性性偏差在5＂以内，此时，被测光电载荷(5)多光轴一致性的高精度测量完成。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112729777A (zh) * 2020-12-16 2021-04-30 中国科学院上海光学精密机械研究所 数字化光轴的高精度复现装置
CN112902881A (zh) * 2021-01-26 2021-06-04 电子科技大学 一种基于数字图像处理的多光轴系统平行测试方法
CN114252239A (zh) * 2020-09-25 2022-03-29 北京振兴计量测试研究所 一种多光谱复合光电探测设备光轴校准装置
CN114326011A (zh) * 2021-12-07 2022-04-12 华中光电技术研究所（中国船舶重工集团公司第七一七研究所） 多波段共孔径光电设备光轴相对误差在线标校系统和方法
CN114502978A (zh) * 2021-12-29 2022-05-13 深圳市镭神智能系统有限公司 一种激光雷达调试方法、激光器、激光雷达及其应用

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10111217A (ja) * 1996-10-07 1998-04-28 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 非球面鏡用の光軸調整装置
CN106092518A (zh) * 2016-06-06 2016-11-09 北京理工大学 兼有限共轭差动探测寻焦光电像分析器及其方法
CN106932179A (zh) * 2017-02-24 2017-07-07 湖北航天技术研究院总体设计所 基于光栅尺与经纬仪标定离轴抛物镜离轴量的方法及装置
CN109374261A (zh) * 2018-11-22 2019-02-22 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所 一种基于靶标切换的多光轴一致性检测设备及方法
CN109580177A (zh) * 2018-11-06 2019-04-05 中国科学院西安光学精密机械研究所 机载三光轴一致性测试组件、系统及测试方法
CN110146259A (zh) * 2019-06-18 2019-08-20 四川长九光电科技有限责任公司 一种大口径离轴反射式多光轴一致性定量测试和校准装置
CN209927419U (zh) * 2019-06-18 2020-01-10 四川长九光电科技有限责任公司 一种大口径离轴反射式多光轴一致性定量测试和校准装置
CN211954621U (zh) * 2020-04-23 2020-11-17 中国科学院西安光学精密机械研究所 高精度多光轴一致性测量系统

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10111217A (ja) * 1996-10-07 1998-04-28 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 非球面鏡用の光軸調整装置
CN106092518A (zh) * 2016-06-06 2016-11-09 北京理工大学 兼有限共轭差动探测寻焦光电像分析器及其方法
CN106932179A (zh) * 2017-02-24 2017-07-07 湖北航天技术研究院总体设计所 基于光栅尺与经纬仪标定离轴抛物镜离轴量的方法及装置
CN109580177A (zh) * 2018-11-06 2019-04-05 中国科学院西安光学精密机械研究所 机载三光轴一致性测试组件、系统及测试方法
CN109374261A (zh) * 2018-11-22 2019-02-22 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所 一种基于靶标切换的多光轴一致性检测设备及方法
CN110146259A (zh) * 2019-06-18 2019-08-20 四川长九光电科技有限责任公司 一种大口径离轴反射式多光轴一致性定量测试和校准装置
CN209927419U (zh) * 2019-06-18 2020-01-10 四川长九光电科技有限责任公司 一种大口径离轴反射式多光轴一致性定量测试和校准装置
CN211954621U (zh) * 2020-04-23 2020-11-17 中国科学院西安光学精密机械研究所 高精度多光轴一致性测量系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
夏慧莉: "基于红外、激光、白光综合光学系统的研究与实现", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》, no. 7, 3 February 2013 (2013-02-03), pages 50 - 60 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114252239A (zh) * 2020-09-25 2022-03-29 北京振兴计量测试研究所 一种多光谱复合光电探测设备光轴校准装置
CN112729777A (zh) * 2020-12-16 2021-04-30 中国科学院上海光学精密机械研究所 数字化光轴的高精度复现装置
CN112902881A (zh) * 2021-01-26 2021-06-04 电子科技大学 一种基于数字图像处理的多光轴系统平行测试方法
CN114326011A (zh) * 2021-12-07 2022-04-12 华中光电技术研究所（中国船舶重工集团公司第七一七研究所） 多波段共孔径光电设备光轴相对误差在线标校系统和方法
CN114326011B (zh) * 2021-12-07 2024-02-23 华中光电技术研究所（中国船舶重工集团公司第七一七研究所） 多波段共孔径光电设备光轴相对误差在线标校系统和方法
CN114502978A (zh) * 2021-12-29 2022-05-13 深圳市镭神智能系统有限公司 一种激光雷达调试方法、激光器、激光雷达及其应用
WO2023123115A1 (zh) * 2021-12-29 2023-07-06 深圳市镭神智能系统有限公司 一种激光雷达调试方法、激光器、激光雷达及其应用
CN114502978B (zh) * 2021-12-29 2024-01-02 深圳市镭神智能系统有限公司 一种激光雷达调试方法、激光器、激光雷达及其应用

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