CN112881997B - 一种基于雷达激光靶的高精度组合式调平方法 - Google Patents

一种基于雷达激光靶的高精度组合式调平方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于雷达激光靶的组合式高精度调平方法。本发明克服了传统校准低精度的缺陷。将全站仪，水准仪，光学分度头，专用夹具及可调节水平的升降台等装置组合式高精度调平，在保证较高调平精度的同时，验证了该方法的可靠性，且易于操作，提高工作效率。

Description

一种基于雷达激光靶的高精度组合式调平方法
技术领域
本发明属于计量校准技术领域，涉及一种基于雷达激光靶的高精度组合式调平方法。
背景技术
雷达激光靶主要应用于某型号飞机雷达天线安装测量，由激光发射组件、激光接收机、图像分析及信息处理单元组成，校准方法的选择将直接影响其工作精度。
现有的激光靶标的校准方法主要使用经纬仪和钢尺进行校准，采用钢尺测距，经纬仪测量角度，该方法的缺陷在于，精度不高，不易实施。
对基于大尺寸空间的小角度雷达激光靶几何参数的校准，选择一种精度高的调平方法尤其重要。
发明内容
本发明的目的：提供一种基于雷达激光靶的组合式高精度调平方法。本发明研制一种组合式校准系统的调平方法，克服了传统校准低精度的缺陷。将全站仪，水平仪，光学分度头，专用夹具及可调节水平的升降台等装置组合式高精度调平，在保证较高调平精度的同时，验证了该方法的可靠性，且易于操作，提高工作效率。
本发明的技术方案：提供一种基于雷达激光靶的高精度组合式调平方法，所述组合式调平方法包括：
步骤1：设计专用夹具，将激光发射器架设于光学分度头的连轴节夹板的一端，实现激光发射器随光学分度头在水平和俯仰两个方向运动；
步骤2：光学对点器架设于被校激光接收机的正上方，使光学对点器的视轴中心与激光接收机的分化板103中心重合，并将反射镜102架设于光学对点器上方，利用反射镜102使得激光发射器发射的激光点中心与反射镜中心重合；
步骤3：在激光发射器发射激光的方向上放置全站仪105，全站仪距离激光发射器的水平方向的距离满足设定的距离d：调平全站仪，将全站仪俯仰角设为90°，调整全站仪在垂直方向上的高度，使得全站仪的米字线瞄准激光发射器的中心，实现全站仪和激光发射器激光发射中心在相同水平面上；
步骤4：利用全站仪瞄准激光发射器中心，记下此时全站仪的角度α3；然后，分别瞄准激光发射器的左右两条侧棱，记下对应的全站仪的角度α1、α2，当α1、α2与α3的差值相等时，实现全站仪的光轴与激光发射器激光发射线在同一条直线；
步骤5：测量激光发射器端口与全站仪的距离，记为d1；测量全站仪与反射镜之间的距离，记为d2；计算Δd＝d1-d2；移动反射镜，使得Δd满足规定的长度d；根据三角函数关系，计算全站仪105的光轴与激光接收机分化板中心的夹角β；
步骤6：调整激光接收机在垂直方向的高度，使得全站仪105的光轴与激光接收机分化板中心的实际夹角满足所述夹角β；
步骤7：水准仪104设置于升降台，并调整水准仪104的高度，将水准仪104的视轴瞄准激光发射器中心，记下此时水准仪104的角度γ；然后，分别瞄准激光发射器的左右两条侧棱，记下对应的水准仪104的角度γ1、γ2，当γ1、γ2与γ的角度差值相等时，实现水准仪104的光轴与激光发射器激光发射线在同一条直线；
步骤8：调整激光接收机，将水准仪104瞄准激光接收机的分化板垂直方向上的刻线；然后，将水准仪104的视轴瞄准激光接收机的中心，记下此时水准仪104的角度β3；然后，将水准仪104分别瞄准激光接收机的分化板左右两侧垂直方向上的刻线，记下对应的水准仪104的角度β1、β2；当β1、β2与β3的角度差值相等时，实现水准仪104的光轴与激光接收机的中心在同一条直线；
步骤9：撤去水准仪，将激光发射器的激光打至激光接收机分化板的坐标原点，实现激光发射器发射的激光垂直射在分化板的中心。
进一步地，其特征在于，步骤1中，调节激光发射器的位置，使激光发射器的光源中心和光学分度头的主轴中心在水平和俯仰上的位置误差在允许范围内。
进一步地，全站仪距离激光发射器的水平方向的距离d≥10000mm。
进一步地，激光接收机的分化板位于激光接收机的前端面；分化板上设置有均分的网格刻线。
进一步地，步骤5中，根据计算出的反射镜与激光接收机分化板中心的高度h和测得的d2，反算出全站仪105的光轴与激光接收机分化板中心的夹角β，
进一步地，步骤5中，根据三角函数关系，计算反射镜与激光接收机分化板中心的高度h，h＝d tanα；其中α为激光接收机与垂直方向的夹角。
进一步地，专用夹具的一端设计成二类安装基面与二类安装孔垂直，二类安装孔与光学分度头连接；另一端与激光发射器固定连接。
进一步地，专用夹具通过连接件与激光发射器连接，通过调节连接件的高度实现激光发射器的高度调节。
技术效果：一种组合式校准系统的方法，克服了传统校准低精度的缺陷。将全站仪，水平仪，光学分度头，专用夹具及可调节水平的升降台等装置组合测量，实现雷达激光靶校准前的调平；通过高精度组合式调平方法，实现雷达激光靶的二维方向上的校准；提高调平方法的可靠性，且易于操作，提高工作效率。
附图说明
图1为雷达激光靶校准系统示意图；
图2为激光接收机的分化板及分化板中心示意图。
具体实施方式
实施例1
本实施例，提供一种基于雷达激光靶的高精度组合式调平方法，所述组合式调平方法包括：
步骤1：设计专用夹具，将激光发射器架设于光学分度头的连轴节夹板的一端，实现激光发射器随光学分度头在水平和俯仰两个方向运动。
步骤2：光学对点器架设于被校激光接收机的正上方，使光学对点器的视轴中心与激光接收机的分化板103中心重合，并将反射镜102架设于光学对点器上方，使得激光发射器发射的激光点中心与反射镜中心重合。
步骤3：在激光发射器发射激光的方向上放置全站仪105，全站仪距离激光发射器的水平方向的距离满足设定的距离d：调平全站仪，将全站仪俯仰角设为90°，调整全站仪在垂直方向上的高度，使得全站仪的米字线瞄准激光发射器的中心，实现全站仪和激光发射器激光发射中心在相同水平面上。
步骤4：利用全站仪瞄准激光发射器中心，记下此时全站仪的角度α3；然后，分别瞄准激光发射器的左右两条侧棱，记下对应的全站仪的角度α1、α2，当α1、α2与α3的差值相等时，实现全站仪的光轴与激光发射器激光发射线在同一条直线。
步骤5：测量激光发射器端口与全站仪的距离，记为d1；测量全站仪与反射镜之间的距离，记为d2；计算Δd-d1-d2；移动反射镜，使得Δd满足规定的长度d。
根据三角函数关系，计算反射镜与激光接收机分化板中心201的高度h，h＝d tanα，其中α为激光接收机与垂直方向的夹角；由计算的高度h和测得的d2，反算出全站仪105的光轴与激光接收机分化板中心的夹角β，
步骤6：调整激光接收机在垂直方向的高度，使得全站仪105的光轴与激光接收机分化板中心的实际夹角满足所述夹角β。
步骤7：水准仪104设置于升降台，并调整水准仪104的高度，将水准仪104的视轴瞄准激光发射器中心，记下此时水准仪104的角度γ；然后，分别瞄准激光发射器的左右两条侧棱，记下对应的水准仪104的角度γ1、γ2，当γ1、γ2与γ的角度差值相等时，实现水准仪104的光轴与激光发射器激光发射线在同一条直线；
步骤8：调整激光接收机，将水准仪104瞄准激光接收机的分化板垂直方向上的刻线；然后，将水准仪104的视轴瞄准激光接收机的中心，记下此时水准仪104的角度β3；然后，将水准仪104分别瞄准激光接收机的分化板左右两侧垂直方向上的刻线，记下对应的水准仪104的角度β1、β2；当β1、β2与β3的角度差值相等时，实现水准仪104的光轴与激光接收机的中心在同一条直线。
步骤9：撤去水准仪，将激光发射器的激光打至激光接收机分化板的坐标原点，实现激光发射器发射的激光垂直射在分化板的中心。
具体地，以某次调平为例，采用如下内容：
一种组合式校准方法，将全站仪、光学分度头、专用夹具、光学投点器、可调升降台等装置组合起来，采用构造函数方法，实现雷达激光靶校准系统空间几何参数的校准。其具体的校准步骤如下：
首先，专用夹具采用一体化的设计方式，采用一体化设计，夹具一端设计成二类安装基面与二类安装孔垂直，安装孔与标准器主轴连接，并用螺丝固紧。另一端设计成可调节高度的90°的角铁，在角铁底面端面上设计规定要求的四个安装孔，实现激光发射器的架设，且中心留有反射镜安装孔。角铁的侧面，开有两个矩形长孔，实现激光发射器在垂直高度上可调。该夹具的设计，实现被校准的激光发射器和标准器光学分度头二维方向上的运动，且保证激光发射器的光源中心和光学分度头的主轴中心在四个自由度上误差在允许范围内，且专用夹具预留反射镜的安装孔，保证反射镜的几何中心和激光发射器的几何中心近似重合。
采用激光发射器发射的激光点的近似中心与反射镜的几何中心重合，即认为反射镜的架设与激光发射器的架设在同一水平线上。
在激光发射器发射激光的方向上放置全站仪，全站仪距离激光发射器的水平方向的距离满足规定的长度：d≥10000mm，调平全站仪，把全站仪俯仰角设为90°，在垂直高度上全站仪的放置的升降台，使得全站仪的米字线瞄准专用夹具柱体中心标记点时即可，实现了全站仪和激光发射器激光发射中心在相同水平面上。
利用全站仪瞄准激专用夹具柱体标记中心，记下此时的角度，分别瞄准专用夹具的底座的两条侧棱，分别记下与中心处夹角，当满足两个夹角相等的时，实现了全站仪的光轴与激光发射器激光发射线在同一条直线上。
分别测量激光发射器、反射镜和全站仪之间的距离为d1和d2，计算上述连个参数之间的差值，移动反射镜，直到连个参数之间的差值满足规定的长度d即可。
根据三角函数关系，计算激光接收机距离光学对点器的垂高度h，其中α为激光接收机与水平面的夹角。由计算的高度h和测得d2，反算出全站仪和激光接收之间的俯仰角β。此时，在光学对点器支架下方，吊一根垂线，由上述计算的β，将全站仪的俯仰角向下调至β，此时全站仪光轴中心的米字线瞄准垂线，并记下标记。将调平的激光接收机升至标记处，调整激光接收机，并使得激光接收机的坐标原点和光学对点器米字线中心重合。
同时，调平水准仪，水准仪的放置采用反射镜位置确定的方法，激光发射器发射的激光点的近似中心与反射镜的几何中心重合即可，实现了水平仪和激光发射器法的激光线再同一条直线上。
保持水准仪的位置不变，调节高度，将光轴中心瞄准激光接收机分化板的坐标原点，并分别测量x轴向距接收机分化板坐标中心等距的坐标点，分别记下左右偏摆的角度，调整激光接收机，直至左右偏摆的角度相等。
最后，为防止测量时激光线被遮挡，撤去水平仪，使用专用夹具安装激光发射器，激光发射器的激光调至分化板坐标原点，即实现了激光发射器发射的激光垂直射在分化板的中心。按照自编校准规范要求，采用光学分度头，分别在俯仰和水平方向上对雷达激光靶校准系统进行校准。

Claims (6)

1.一种基于雷达激光靶的高精度组合式调平方法，其特征在于，所述组合式调平方法包括：
步骤1：设计专用夹具，将激光发射器架设于光学分度头的连轴节夹板的一端，实现激光发射器随光学分度头在水平和俯仰两个方向运动；
步骤2：光学对点器架设于被校激光接收机的正上方，使光学对点器的视轴中心与激光接收机的分化板(103)中心重合，并将反射镜(102)架设于光学对点器上方，利用反射镜(102)使得激光发射器发射的激光点中心与反射镜中心重合；
步骤3：在激光发射器发射激光的方向上放置全站仪(105)，全站仪距离激光发射器的水平方向的距离满足设定的距离d：调平全站仪，将全站仪俯仰角设为90°，调整全站仪在垂直方向上的高度，使得全站仪的米字线瞄准激光发射器的中心，实现全站仪和激光发射器激光发射中心在相同水平面上；
步骤4：利用全站仪瞄准激光发射器中心，记下此时全站仪的角度α3；然后，分别瞄准激光发射器的左右两条侧棱，记下对应的全站仪的角度α1、α2，当α1、α2与α3的差值相等时，实现全站仪的光轴与激光发射器激光发射线在同一条直线；
步骤5：测量激光发射器端口与全站仪的距离，记为d1；测量全站仪与反射镜之间的距离，记为d2；计算Δd＝d1-d2；移动反射镜，使得Δd满足规定的长度d；根据三角函数关系，计算全站仪(105)的光轴与激光接收机分化板中心的夹角β；步骤5中，根据计算出的反射镜与激光接收机分化板中心的高度h和测得的d2，反算出全站仪(105)的光轴与激光接收机分化板中心的夹角β，步骤5中，根据三角函数关系，计算反射镜与激光接收机分化板中心的高度h，h＝d tanα；其中α为激光接收机与垂直方向的夹角；
步骤6：调整激光接收机在垂直方向的高度，使得全站仪(105)的光轴与激光接收机分化板中心的实际夹角满足所述夹角β；
步骤7：水准仪(104)设置于升降台，并调整水准仪(104)的高度，将水准仪(104)的视轴瞄准激光发射器中心，记下此时水准仪(104)的角度γ；然后，分别瞄准激光发射器的左右两条侧棱，记下对应的水准仪(104)的角度γ1、γ2，当γ1、γ2与γ的角度差值相等时，实现水准仪(104)的光轴与激光发射器激光发射线在同一条直线；
步骤8：调整激光接收机，将水准仪(104)瞄准激光接收机的分化板垂直方向上的刻线；然后，将水准仪(104)的视轴瞄准激光接收机的中心，记下此时水准仪(104)的角度β3；然后，将水准仪(104)分别瞄准激光接收机的分化板左右两侧垂直方向上的刻线，记下对应的水准仪(104)的角度β1、β2；当β1、β2与β3的角度差值相等时，实现水准仪(104)的光轴与激光接收机的中心在同一条直线；
步骤9：撤去水准仪，将激光发射器的激光打至激光接收机分化板的坐标原点，实现激光发射器发射的激光垂直射在分化板的中心。
2.根据权利要求1所述的组合式调平方法，其特征在于，其特征在于，步骤1中，调节激光发射器的位置，使激光发射器的光源中心和光学分度头的主轴中心在水平和俯仰上的位置误差在允许范围内。
3.根据权利要求1所述的组合式调平方法，其特征在于，全站仪距离激光发射器的水平方向的距离d≥10000mm。
4.根据权利要求1所述的组合式调平方法，其特征在于，激光接收机的分化板位于激光接收机的前端面；分化板上设置有均分的网格刻线。
5.根据权利要求1所述的组合式调平方法，其特征在于，专用夹具的一端设计成二类安装基面与二类安装孔垂直，二类安装孔与光学分度头连接；另一端与激光发射器固定连接。
6.根据权利要求1所述的组合式调平方法，其特征在于，专用夹具通过连接件与激光发射器连接，通过调节连接件的高度实现激光发射器的高度调节。
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