CN115371965A - 一种便携可调式多光轴一致性检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种便携可调式多光轴一致性检测装置及检测方法，包括可见光光源、第一分光棱镜、后镜组、前镜组、小量程面阵CCD相机、第二分光棱镜、第三分光棱镜、第四分光棱镜、平面反射镜、大量程面阵CCD相机和红外波段光源。所述的可见光光源、第一分光棱镜、后镜组、前镜组、小量程面阵CCD相机、第二分光棱镜、第三分光棱镜、第四分光棱镜、大量程面阵CCD相机和红外波段光源均安装在同一旋转轴上，能够随旋转轴旋转。平面反射镜与第四分光棱镜之间通过伸缩装置安装在一起。拥有独特的绕光轴旋转机械结构和可线性移动反射镜结构，适应不同轴间距和轴方向的多光轴光学系统；兼容长焦和短焦两种模式，保证测量精度前提下增加了角度测量范围。

Description

一种便携可调式多光轴一致性检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及光学检测技术领域，特别涉及一种便携可调式多光轴一致性检测装置及检测方法。

背景技术

随着科学技术不断发展，集激光、可见光和红外光为一体的机载多光电传感器系统由于具有隐蔽性好、精度高、抗干扰性强、使用范围广等优点在各种现代化军事装备平台上得到了广泛的应用，已成为各国武器装备重点发展的技术。各传感器光轴一致性是衡量系统性能的一项重要技术指标，表征着机载多光电传感器系统的作战效能，直接影响到系统运行及对目标的捕获、瞄准和打击效果。

光轴一致性是多传感器光电武器装备正常运行的基本保证，多光轴一致性成为多光轴光电装备的一个重要参数，不仅需要在系统设计、安装、检修过程中进行准确的检测和调试，而且由于环境变化会造成光机系统的失调，也需在使用过程中适时适地进行校验。

光轴一致性是指多光轴系统中以一路光轴为基准，其余光轴与基准轴达到一定的平行度要求。

公开号为CN112130273A的发明专利公开了一种多光轴平行度快速调节装置。其描述的工作原理为：该装置通过机械结构将两套镜头同向固定，利用机械结构自带的多维调节组件完成两套镜头光轴平行度的调节，然后将两套镜头分别正对待测的光学系统的两个光学模块，使待测光学系统的两个光学模块出射的光线分别从两套镜头的正前端入射，根据该装置两套CCD相机上的光斑位置，即可反馈出待测光学系统的两个光学模块光轴平行度。该发明解决了传统检测系统体积庞大、装调困难等不足，但是操作复杂、通用性局限等缺陷依然没有得到很好的解决。

公开号为CN111307419A的发明专利公开了一种用于光轴一致性检测的装置及方法。基于自准直仪工作原理，调节多光轴光学系统与大口径反射式自准直仪的相对空间位置，将待测多光轴光学系统正对大口径反射式自准直仪放置，待测多光轴光学系统的光学模块出射的光束将从大口径反射式自准直仪的正前方入射，光束在大口径反射式自准直仪内部传播最终在CCD位置形成光斑，根据不同光斑偏离相机中心位置的距离，可以计算出不同入射光束的偏折角度，进而可以计算出多光轴光学系统的光学模块光轴的平行度。该发明解决了传统检测系统体积庞大、操作复杂、装调困难等不足，但是通用性和应用范围依然受限，尤其是待测多光轴光学系统的各个光轴之间的垂轴间距范围受限等缺陷依然没有得到很好的解决。

上述专利技术在传统多光轴一致性检测系统的基础上做改良，实现了系统体积优化、操作流程和装调过程简化等，但是检测系统的通用性和应用范围依然受限。

发明内容

为了解决背景技术提出的技术问题，本发明提供一种便携可调式多光轴一致性检测装置及检测方法，拥有独特的绕光轴旋转机械结构和可线性移动反射镜结构，可适应不同轴间距和轴方向的多光轴光学系统；兼容长焦和短焦两种模式，保证测量精度前提下增加了角度测量范围。解决了现有多光轴一致性检测系统体积庞大、操作流程复杂、只能检测固定轴间距和轴方向的多光轴光学系统等问题，实现了检测系统的体积便携化、操作流程和装调过程简化、适应多种不同轴间距和轴方向的多光轴光学系统。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种便携可调式多光轴一致性检测装置，所述检测装置包括可见光光源(1)、第一分光棱镜(2)、后镜组(4)、前镜组(6)和小量程面阵CCD相机(12)；小量程面阵CCD相机(12)、后镜组(4)与前镜组(6)沿同一光轴由后至前依次布置，第一分光棱镜(2)设置在小量程面阵CCD相机(12)与后镜组(4)之间，可见光光源(1)设置在第一分光棱镜(2)上方。

所述检测装置还包括第二分光棱镜(3)、第三分光棱镜(5)、第四分光棱镜(7)、平面反射镜(9)、大量程面阵CCD相机(11)和红外波段光源(13)。

第二分光棱镜(3)设置在后镜组(4)与第一分光棱镜(2)之间，第三分光棱镜(5)设置在后镜组(4)与前镜组(6)之间，平面反射镜(9)与第四分光棱镜(7)并列平行布置，第四分光棱镜(7)位于前镜组(6)的正前方，平面反射镜(9)位于前镜组(6)的侧前方，大量程面阵CCD相机(11)设置在第三分光棱镜(5)上方，红外波段光源(13)设置在第二分光棱镜(3)上方。

所述的可见光光源(1)、第一分光棱镜(2)、后镜组(4)、前镜组(6)、小量程面阵CCD相机(12)、第二分光棱镜(3)、第三分光棱镜(5)、第四分光棱镜(7)、大量程面阵CCD相机(11)和红外波段光源(13)均安装在同一旋转轴(14)上，能够随旋转轴(14)旋转。

所述后镜组(4)、前镜组(6)和小量程面阵CCD相机(12)的光轴为所述检测装置的系统光轴，旋转轴(14)的中心线与系统光轴重合。

所述的平面反射镜(9)与第四分光棱镜(7)之间通过伸缩装置(15)安装在一起，使平面反射镜(9)与第四分光棱镜(7)之间的平行距离能够伸长或缩短。

一种便携可调式多光轴一致性检测装置的检测方法，包括两个被测物的平行度的检测方法，具体如下：

1)在两个被测物上分别放置第一平面反射镜(8)和第二平面反射镜(10)，并使第一平面反射镜(8)在所述检测装置的系统光轴线上；

2)可见光光源(1)出射“十字”光，经过第一分光棱镜(2)反射后入射至第二分光棱镜(3)，经第二分光棱镜(3)透射后入射至后镜组(4)，经后镜组(4)透射后入射至第三分光棱镜(5)，经第三分光棱镜(5)透射后入射至前镜组(6)，经前镜组(6)透射后入射至第四分光棱镜(7)，第一部分“十字”光经第四分光棱镜(7)透射后入射至第一平面反射镜(8)，经第一平面反射镜(8)反射后的小角度反射光入射至第四分光棱镜(7)，经第四分光棱镜(7)透射后入射至前镜组(6)，经前镜组(6)透射后入射至第三分光棱镜(5)，经第三分光棱镜(5)透射后入射至后镜组(4)，经后镜组(4)透射后入射至第二分光棱镜(3)，经第二分光棱镜(3)透射后入射至第一分光棱镜(2)，经第一分光棱镜(2)透射后入射至小量程面阵CCD相机(12)，在小量程面阵CCD相机(12)上形成光斑；

当第一平面反射镜(8)与所述检测装置的系统光轴垂直时，反射光在小量程面阵CCD相机(12)上形成的光斑处在面阵CCD相机(12)中心位置；当第一平面反射镜(8)与所述检测装置的系统光轴有小角度偏角时，反射光在小量程面阵CCD相机(12)上形成的光斑则偏离小量程面阵CCD相机(12)中心位置；当第一平面反射镜(8)与所述检测装置的系统光轴偏角略大时，反射光则不能被小量程面阵CCD相机(12)接收，在反射光传播到至第三分光棱镜(5)位置时，会被第三分光棱镜(5)反射入射至大量程面阵CCD相机(11)，在大量程面阵CCD相机(11)上形成光斑；根据光斑偏离中心位置的位移换算成第一平面反射镜(8)的倾斜角度；

第二部分“十字”光被第四分光棱镜(7)反射后入射至可线性移动平面反射镜(9)，经可线性移动平面反射镜(9)反射后入射至第二平面反射镜(10)，经第二平面反射镜(10)反射后的小角度反射光入射至可线性移动平面反射镜(9)，经可线性移动平面反射镜(9)反射后入射至第四分光棱镜(7)，经第四分光棱镜(7)反射后入射至前镜组(6)，跟第一部分“十字”反射光的传播路径一致，最终小角度反射光在小量程面阵CCD相机(12)上形成光斑，大角度反射光在大量程面阵CCD相机(11)上形成光斑，根据光斑偏离中心位置的位移换算成第二平面反射镜(10)的倾斜角度；根据两部分反射光在小量程面阵CCD相机(12)或大量程面阵CCD相机(11)上的位置，计算出第一平面反射镜(8)和第二平面反射镜(10)的光轴平行度，即两个被测物的平行度；利用此原理可用来测量多光轴光学系统的光轴平行度。

进一步地，所述的小量程面阵CCD相机(12)的小角度测量范围是-0.25～+0.25°，为长焦模式。

进一步地，所述的大量程面阵CCD相机(11)的大角度测量范围是-0.5～+0.5°，为短焦模式。

一种便携可调式多光轴一致性检测装置的检测方法，包括机载多光电传感器系统的多个光电传感器模块之间的光轴一致性检测方法，机载多光电传感器系统包括：激光测距模块、可见光成像模块、红外热成像模块，所述的检测方法为选取其中一种模块的光轴为基准轴，对其它种类模块的光轴进行检测；包括如下步骤：

1)在检测时，首先调整作为基准轴的模块与所述检测装置的相对位置，使作为基准轴的模块的光轴与所述检测装置的系统光轴重合；

2)然后，调整所述检测装置的旋转轴(14)，使其绕自身的系统光轴旋转，以及调整线性移动平面反射镜(9)与第四分光棱镜(7)的相对距离，使可线性移动平面反射镜(9)的中心正对被检测的模块；

3)当被测模块为红外热成像模块时，打开红外波段光源系统(13)的开关，当被测模块为可见光成像模块时，打开可见光光源(1)的开关，当被测模块为激光测距模块时，打开激光测距模块的激光器开关，使其发射出探测光；

4)根据被测模块的类型在可见光成像模块图像软件、红外热成像模块图像或所述检测装置的小量程面阵CCD相机(12)或大量程面阵CCD相机(11)中观察对应光斑的位置，判断被测模块的光轴是否与基准光轴平行。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供一种便携可调式多光轴一致性检测装置及检测方法，拥有独特的绕光轴旋转机械结构和可线性移动反射镜结构，可适应不同轴间距和轴方向的多光轴光学系统；兼容长焦和短焦两种模式，保证测量精度前提下增加了角度测量范围。解决了现有多光轴一致性检测系统体积庞大、操作流程复杂、只能检测固定轴间距和轴方向的多光轴光学系统等问题，实现了检测系统的体积便携化、操作流程和装调过程简化、适应多种不同轴间距和轴方向的多光轴光学系统。

附图说明

图1是本发明的一种便携可调式多光轴一致性检测装置的系统图；

图2是本发明的一种便携可调式多光轴一致性检测装置的结构图；

图3是本发明的一种便携可调式多光轴一致性检测装置的结构图(旋转)；

图4是本发明的一种便携可调式多光轴一致性检测装置的结构图(伸长)；

图5是本发明的一种便携可调式多光轴一致性检测装置的光轴角度计算原理图；

图6是本发明实施例一的长焦距光学图；

图7是本发明实施例一的长焦距点列图；

图8是本发明实施例一的长焦距MTF曲线图；

图9是本发明实施例二的短焦距光学图；

图10是本发明实施例二的短焦距点列图；

图11是本发明实施例二的短焦距MTF曲线图；

图12是本发明实施例三的以激光测距模块光轴为基准，测量可见光成像模块光轴平行度的光路图；

图13是本发明实施例四的以激光测距模块光轴为基准，测量红外热成像模块光轴平行度的光路图；

图14是本发明实施例五的以可见光成像模块光轴为基准，测量激光测距模块光轴平行度的光路图；

图15是本发明实施例六的以可见光成像模块光轴为基准，测量红外热成像模块光轴平行度的光路图。

图中：1-可见光光源 2-第一分光棱镜 3-第二分光棱镜 4-后镜组 5-第三分光棱镜 6-前镜组 7-第四分光棱镜 8-第一平面反射镜 9-平面反射镜 10-第二平面反射镜11-大量程面阵CCD相机 12-小量程面阵CCD相机 13-红外波段光源 14-旋转轴 15-伸缩装置 16-结构体一 17-底座 18-结构体二。

具体实施方式

以下结合附图对本发明提供的具体实施方式进行详细说明。

如图1所示，一种便携可调式多光轴一致性检测装置，所述检测装置包括可见光光源(1)、第一分光棱镜(2)、后镜组(4)、前镜组(6)和小量程面阵CCD相机(12)；面阵CCD相机(12)、后镜组(4)与前镜组(6)沿同一光轴由后至前依次布置，第一分光棱镜(2)设置在小量程面阵CCD相机(12)与后镜组(4)之间，可见光光源(1)设置在第一分光棱镜(2)上方。

所述检测装置还包括第二分光棱镜(3)、第三分光棱镜(5)、第四分光棱镜(7)、平面反射镜(9)、大量程面阵CCD相机(11)和红外波段光源(13)。

第二分光棱镜(3)设置在后镜组(4)与第一分光棱镜(2)之间，第三分光棱镜(5)设置在后镜组(4)与前镜组(6)之间，平面反射镜(9)与第四分光棱镜(7)并列平行布置，第四分光棱镜(7)位于前镜组(6)的正前方，平面反射镜(9)位于前镜组(6)的侧前方，大量程面阵CCD相机(11)设置在第三分光棱镜(5)上方，红外波段光源(13)设置在第二分光棱镜(3)上方。

如图2-4所示，所述的可见光光源(1)、第一分光棱镜(2)、后镜组(4)、前镜组(6)、小量程面阵CCD相机(12)、第二分光棱镜(3)、第三分光棱镜(5)、第四分光棱镜(7)、大量程面阵CCD相机(11)和红外波段光源(13)均安装在同一旋转轴(14)上，能够随旋转轴(14)旋转。所述后镜组(4)、前镜组(6)和小量程面阵CCD相机(12)的光轴为所述检测装置的系统光轴，旋转轴(14)的中心线与系统光轴重合。

旋转轴(14)安装在底座(17)上。旋转轴(14)上还设有结构体一(16)和结构体二(18)，其中大量程面阵CCD相机(11)在结构体一(16)内，可见光光源(1)、第一分光棱镜(2)、第二分光棱镜(3)、小量程面阵CCD相机(12)和红外波段光源(13)在结构体二(18)内，其余的按前后位置布置在旋转轴(14)内。所述的平面反射镜(9)与第四分光棱镜(7)之间通过伸缩装置(15)安装在一起，使平面反射镜(9)与第四分光棱镜(7)之间的平行距离能够伸长或缩短。

图2是正常模式；图3是绕自身光轴旋转90°模式；图4是绕自身光轴旋转90°并且平面反射镜(9)线性移动模式；独特的绕光轴旋转机械结构和可线性移动反射镜结构，该多光轴一致性测量系统可适应所有不同轴间距和轴方向的多光轴光学系统。

一种便携可调式多光轴一致性检测装置的检测方法，包括两个被测物的平行度的检测方法，见图1的光路图，具体如下：

1)在两个被测物上分别放置第一平面反射镜(8)和第二平面反射镜(10)，并使第一平面反射镜(8)在所述检测装置的系统光轴线上；

2)可见光光源(1)出射“十字”光，经过第一分光棱镜(2)反射后入射至第二分光棱镜(3)，经第二分光棱镜(3)透射后入射至后镜组(4)，经后镜组(4)透射后入射至第三分光棱镜(5)，经第三分光棱镜(5)透射后入射至前镜组(6)，经前镜组(6)透射后入射至第四分光棱镜(7)，第一部分“十字”光经第四分光棱镜(7)透射后入射至第一平面反射镜(8)，经第一平面反射镜(8)反射后的小角度反射光入射至第四分光棱镜(7)，经第四分光棱镜(7)透射后入射至前镜组(6)，经前镜组(6)透射后入射至第三分光棱镜(5)，经第三分光棱镜(5)透射后入射至后镜组(4)，经后镜组(4)透射后入射至第二分光棱镜(3)，经第二分光棱镜(3)透射后入射至第一分光棱镜(2)，经第一分光棱镜(2)透射后入射至小量程面阵CCD相机(12)，在小量程面阵CCD相机(12)上形成光斑；

当第一平面反射镜(8)与所述检测装置的系统光轴垂直时，反射光在小量程面阵CCD相机(12)上形成的光斑处在面阵CCD相机(12)中心位置；当第一平面反射镜(8)与所述检测装置的系统光轴有小角度偏角时，反射光在小量程面阵CCD相机(12)上形成的光斑则偏离小量程面阵CCD相机(12)中心位置；当第一平面反射镜(8)与所述检测装置的系统光轴偏角略大时，反射光则不能被小量程面阵CCD相机(12)接收，在反射光传播到至第三分光棱镜(5)位置时，会被第三分光棱镜(5)反射入射至大量程面阵CCD相机(11)，在大量程面阵CCD相机(11)上形成光斑；根据光斑偏离中心位置的位移换算成第一平面反射镜(8)的倾斜角度；

第二部分“十字”光被第四分光棱镜(7)反射后入射至可线性移动平面反射镜(9)，经可线性移动平面反射镜(9)反射后入射至第二平面反射镜(10)，经第二平面反射镜(10)反射后的小角度反射光入射至可线性移动平面反射镜(9)，经可线性移动平面反射镜(9)反射后入射至第四分光棱镜(7)，经第四分光棱镜(7)反射后入射至前镜组(6)，跟第一部分“十字”反射光的传播路径一致，最终小角度反射光在小量程面阵CCD相机(12)上形成光斑，大角度反射光在大量程面阵CCD相机(11)上形成光斑，根据光斑偏离中心位置的位移换算成第二平面反射镜(10)的倾斜角度；根据两部分反射光在小量程面阵CCD相机(12)或大量程面阵CCD相机(11)上的位置，计算出第一平面反射镜(8)和第二平面反射镜(10)的光轴平行度，即两个被测物的平行度；利用此原理可用来测量多光轴光学系统的光轴平行度。

本发明的光轴角度测量原理如图5所示。光源发出的光束经凸透镜均匀照明位于物镜的焦平面上的十字分划板上(十字分划板在可见光光源(1)和红外波段光源(13)的内部)，十字形光束经分光镜、物镜、反射镜后，光线返回经物镜和分光镜，在面阵CCD相机(小量程面阵CCD相机(12)或大量程面阵CCD相机(11))上成像，面阵CCD相机放置在物镜的焦平面位置处。当反射镜有微小的角度θ变化时，入射光线和反射光线夹角改变2θ，因此，像O′相对于反射镜垂直于光轴时的像O有Δx的位移量，这时位移量与反射镜偏角θ之间的关系：

tan2θ＝Δx/f (公式一)

因被测角很小，公式一可简化得：

2θ＝Δx/f，θ＝Δx/2f (公式二)

f为系统焦距，二维情况下，需要同时考虑像O′相对于反射镜垂直于光轴时的像O的水平方向位移量x和垂直方向位移量y。通过测量二维位移量即可根据公式计算得到反射镜的二维偏转角θ_x和θ_y。

本发明的光学系统设计包括长焦模式和短焦模式：

所述的小量程面阵CCD相机(12)的小角度测量范围是-0.25～+0.25°，为长焦模式。

所述的大量程面阵CCD相机(11)的大角度测量范围是-0.5～+0.5°，为短焦模式。

实施例一

见图6-8，长焦模式采用800mm焦距光学系统，由六片镜片组成，从左至右第一二三片组成前镜组(6)(正镜组)，第四五六片组成后镜组(4)(负镜组)，如图6所示。点列图和MTF曲线显示了800mm长焦系统的性能参数，该模式下角度测量范围是±0.25°，如图7和图8所示。

实施例二

见图9-11，短焦模式采用400mm焦距光学系统，由三片镜片组成，即长焦模式800mm焦距光学系统的前三片镜片组成前镜组(6)(正镜组)，如图9所示。点列图和MTF曲线显示了400mm长焦系统的性能参数，该模式下角度测量范围是±0.50°，如图10和图11所示。

一种便携可调式多光轴一致性检测装置的检测方法，包括机载多光电传感器系统的多个光电传感器模块之间的光轴一致性检测方法，机载多光电传感器系统包括：激光测距模块、可见光成像模块、红外热成像模块，所述的检测方法为选取其中一种模块的光轴为基准轴，对其它种类模块的光轴进行检测；包括如下步骤：

1)在检测时，首先调整作为基准轴的模块与所述检测装置的相对位置，使作为基准轴的模块的光轴与所述检测装置的系统光轴重合；

2)然后，调整所述检测装置的旋转轴(14)，使其绕自身的系统光轴旋转，以及调整线性移动平面反射镜(9)与第四分光棱镜(7)的相对距离，使可线性移动平面反射镜(9)的中心正对被检测的模块；

3)当被测模块为红外热成像模块时，打开红外波段光源系统(13)的开关，当被测模块为可见光成像模块时，打开可见光光源(1)的开关，当被测模块为激光测距模块时，打开激光测距模块的激光器开关，使其发射出探测光；

4)根据被测模块的类型在可见光成像模块图像软件、红外热成像模块图像或所述检测装置的小量程面阵CCD相机(12)或大量程面阵CCD相机(11)中观察对应光斑的位置，判断被测模块的光轴是否与基准光轴平行。

机载多光电传感器系统一般包括：激光测距模块、可见光成像模块、红外热成像模块。对机载多光电传感器系统光学平台多光轴的一致性检测以激光测距模块的激光器光轴为基准轴，对可见光成像模块和红外热成像模块的光轴进行检测，并使其达到平行度要求。

实施例三

以激光测距模块激光器光轴为基准轴，对可见光成像模块平行度检测。

如图12所示，包括如下步骤：

步骤101、调整所述检测装置和机载多光电传感器系统的相对位置，使机载多光电传感器系统激光测距模块的激光器发出的激光从第四分光棱镜(7)经过，在二维光电自准直仪系统内部传播后最终到达小量程面阵CCD相机(12)中心，机载多光电传感器系统激光测距模块的激光器光轴和所述检测装置的系统光轴重合，此时便可以激光测距模块的激光器光轴为基准轴检测可见光成像模块的光轴平行度。

步骤102、保证机载多光电传感器系统激光测距模块的激光器光轴与所述检测装置的系统光轴重合及二者相对位置不变前提下，调整所述检测装置使其绕自身光轴旋转(14)及可线性移动平面反射镜(9)与第四分光棱镜(7)的相对距离，使可线性移动平面反射镜(9)的中心正对机载多光电传感器系统的可见光成像模块；

步骤103、打开可见光光源(1)的开关，使其出射的“十字”光从可线性移动平面反射镜(9)中心射出，然后进入机载多光电传感器系统的可见光成像模块；

步骤104、打开机载多光电传感器系统的可见光成像模块图像软件，会在显示界面看到“十字”光斑；适当调整所述检测装置使其绕系统光轴旋转及可线性移动平面反射镜(9)与第四分光棱镜(7)的相对距离，如果可见光成像模块图像软件显示界面看到“十字”光斑在显示界面正中心位置，则表示激光测距模块的激光器光轴与可见光成像模块的光轴平行，如果“十字”光斑在不是显示界面正中心位置，则表示激光测距模块的激光器光轴与可见光成像模块的光轴不平行。

实施例四

以激光测距模块激光器光轴为基准轴，对红外热成像模块平行度检测。

如图13所示，包括如下步骤：

步骤201、与实施例三的步骤101相同；

步骤202、保持机载多光电传感器系统的激光测距模块的激光器光轴与所述检测装置的系统光轴重合及激光测距模块与所述检测装置的相对位置不变前提下，调整所述检测装置的旋转轴(10)，使其绕自身的系统光轴旋转以及调整线性移动平面反射镜(9)与第四分光棱镜(7)的相对距离，使可线性移动平面反射镜(9)的中心正对机载多光电传感器系统的红外热成像模块；

步骤203、打开红外波段光源系统(13)的开关，使其出射的红外“十字”光依次经由第二分光棱镜(3)、后镜组(4)、前镜组(6)和第四分光棱镜(7)后，由第四分光棱镜(7)反射后入射至平面反射镜(9)，最后从可线性移动的平面反射镜(9)中心射出，然后进入机载多光电传感器系统的红外热成像模块；

步骤204、打开机载多光电传感器系统的红外热成像模块图像软件，能在显示界面看到“十字”光斑；适当调整所述检测装置使其绕自身系统光轴旋转，以及调整可线性移动平面反射镜(9)与第四分光棱镜(7)的相对距离，如果红外热成像模块图像软件显示界面看到“十字”光斑在显示界面正中心位置，则表示激光测距模块的激光器光轴与红外热成像模块的光轴平行，如果“十字”光斑不在显示界面正中心位置，则表示激光测距模块的激光器光轴与红外热成像模块的光轴不平行。

一般情况，激光测距模块的激光器光轴和探测器光轴是一致的，若是需要对激光测距模块的激光器光轴和探测器光轴平行度进行检测，可参考以激光测距模块激光器光轴为基准轴对可见光成像模块和红外热成像模块的平行度检测方案。

对机载多光电传感器系统光学平台多光轴的一致性检测还可以以可见光成像模块或者红外热成像模块光轴为基准轴，对其余模块的光轴进行检测，并使其达到平行度要求。

实施例五

以可见光成像模块光轴为基准轴对激光测距模块光轴的平行度进行检测。

如图14所示，包括如下步骤：

步骤301、调整所述检测装置和机载多光电传感器系统的相对位置，打开可见光光源(1)的开关，使其出射的“十字”光从分光棱镜(7)中心射出，然后进入机载多光电传感器系统的可见光成像模块，打开机载多光电传感器系统的可见光成像模块图像软件，会在显示界面看到“十字”光斑，适当调整所述检测装置和机载多光电传感器系统的相对位置，在可见光成像模块图像软件显示界面看到“十字”光斑在显示界面正中心位置，机载多光电传感器系统可见光成像模块光轴和所述检测装置的系统光轴重合，此时便可以可见光成像模块光轴为基准轴检测激光测距模块和红外热成像模块的光轴平行度；

步骤302、以可见光成像模块光轴为基准轴，对激光测距模块激光器光轴进行平行度检测，保证机载多光电传感器系统激可见光成像模块光轴与所述检测装置的系统光轴重合及二者相对位置不变前提下，调整所述检测装置使其绕自身光轴旋转及可线性移动平面反射镜(9)与第四分光棱镜(7)的相对距离，使可线性移动平面反射镜9的中心正对机载多光电传感器系统的激光测距模块；

步骤303、打开机载多光电传感器系统的激光测距模块的激光器开关，使其出射激光从可线性移动平面反射镜(9)中心射入到所述检测装置；

步骤304、打开所述检测装置的图像软件(二维光电自准直仪图像软件)，会在显示界面看到光斑，适当调整所述检测装置使其绕自身光轴旋转及可线性移动平面反射镜(9)与第四分光棱镜(7)的相对距离，如果所述检测装置的图像软件显示界面看到光斑在显示界面正中心位置，则表示激光测距模块的激光器光轴与可见光成像模块的光轴平行。

实施例六

以可见光成像模块光轴为基准轴，对红外热成像模块光轴进行平行度检测。

如图15所示。

步骤401、与实施例五的步骤301相同；

步骤402、保证机载多光电传感器系统激可见光成像模块光轴与所述检测装置的系统光轴重合及二者相对位置不变前提下，调整所述检测装置使其绕自身光轴旋转及可线性移动平面反射镜(9)与第四分光棱镜(7)的相对距离，使可线性移动平面反射镜(9)的中心正对机载多光电传感器系统的红外热成像模块；

步骤403、打开红外波段光源(13)的开关，使其出射的红外“十字”光从可线性移动平面反射镜(9)中心射出，然后进入机载多光电传感器系统的红外热成像模块；

步骤404、打开机载多光电传感器系统的红外热成像模块图像软件，会在显示界面看到“十字”光斑，适当调整所述检测装置使其绕自身光轴旋转及可线性移动平面反射镜(9)与第四分光棱镜(7)的相对距离，如果红外热成像模块图像软件显示界面看到“十字”光斑在显示界面正中心位置，则表示激光测距模块的激光器光轴与红外热成像模块的光轴平行。

以上实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于上述的实施例。上述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

Claims (5)

1.一种便携可调式多光轴一致性检测装置，所述检测装置包括可见光光源(1)、第一分光棱镜(2)、后镜组(4)、前镜组(6)和小量程面阵CCD相机(12)；小量程面阵CCD相机(12)、后镜组(4)与前镜组(6)沿同一光轴由后至前依次布置，第一分光棱镜(2)设置在小量程面阵CCD相机(12)与后镜组(4)之间，可见光光源(1)设置在第一分光棱镜(2)上方；

其特征在于，所述检测装置还包括第二分光棱镜(3)、第三分光棱镜(5)、第四分光棱镜(7)、平面反射镜(9)、大量程面阵CCD相机(11)和红外波段光源(13)；

第二分光棱镜(3)设置在后镜组(4)与第一分光棱镜(2)之间，第三分光棱镜(5)设置在后镜组(4)与前镜组(6)之间，平面反射镜(9)与第四分光棱镜(7)并列平行布置，第四分光棱镜(7)位于前镜组(6)的正前方，平面反射镜(9)位于前镜组(6)的侧前方，大量程面阵CCD相机(11)设置在第三分光棱镜(5)上方，红外波段光源(13)设置在第二分光棱镜(3)上方；

所述的可见光光源(1)、第一分光棱镜(2)、后镜组(4)、前镜组(6)、小量程面阵CCD相机(12)、第二分光棱镜(3)、第三分光棱镜(5)、第四分光棱镜(7)、大量程面阵CCD相机(11)和红外波段光源(13)均安装在同一旋转轴(14)上，能够随旋转轴(14)旋转；

所述后镜组(4)、前镜组(6)和小量程面阵CCD相机(12)的光轴为所述检测装置的系统光轴，旋转轴(14)的中心线与系统光轴重合；

所述的平面反射镜(9)与第四分光棱镜(7)之间通过伸缩装置(15)安装在一起，使平面反射镜(9)与第四分光棱镜(7)之间的平行距离能够伸长或缩短。

2.一种权利要求1所述的便携可调式多光轴一致性检测装置的检测方法，其特征在于，包括两个被测物的平行度的检测方法，具体包括如下：

1)在两个被测物上分别放置第一平面反射镜(8)和第二平面反射镜(10)，并使第一平面反射镜(8)在所述检测装置的系统光轴线上；

2)可见光光源(1)出射“十字”光，经过第一分光棱镜(2)反射后入射至第二分光棱镜(3)，经第二分光棱镜(3)透射后入射至后镜组(4)，经后镜组(4)透射后入射至第三分光棱镜(5)，经第三分光棱镜(5)透射后入射至前镜组(6)，经前镜组(6)透射后入射至第四分光棱镜(7)，第一部分“十字”光经第四分光棱镜(7)透射后入射至第一平面反射镜(8)，经第一平面反射镜(8)反射后的小角度反射光入射至第四分光棱镜(7)，经第四分光棱镜(7)透射后入射至前镜组(6)，经前镜组(6)透射后入射至第三分光棱镜(5)，经第三分光棱镜(5)透射后入射至后镜组(4)，经后镜组(4)透射后入射至第二分光棱镜(3)，经第二分光棱镜(3)透射后入射至第一分光棱镜(2)，经第一分光棱镜(2)透射后入射至小量程面阵CCD相机(12)，在小量程面阵CCD相机(12)上形成光斑；

当第一平面反射镜(8)与所述检测装置的系统光轴垂直时，反射光在小量程面阵CCD相机(12)上形成的光斑处在面阵CCD相机(12)中心位置；当第一平面反射镜(8)与所述检测装置的系统光轴有小角度偏角时，反射光在小量程面阵CCD相机(12)上形成的光斑则偏离小量程面阵CCD相机(12)中心位置；当第一平面反射镜(8)与所述检测装置的系统光轴偏角略大时，反射光则不能被小量程面阵CCD相机(12)接收，在反射光传播到至第三分光棱镜(5)位置时，会被第三分光棱镜(5)反射入射至大量程面阵CCD相机(11)，在大量程面阵CCD相机(11)上形成光斑；根据光斑偏离中心位置的位移换算成第一平面反射镜(8)的倾斜角度；

第二部分“十字”光被第四分光棱镜(7)反射后入射至可线性移动平面反射镜(9)，经可线性移动平面反射镜(9)反射后入射至第二平面反射镜(10)，经第二平面反射镜(10)反射后的小角度反射光入射至可线性移动平面反射镜(9)，经可线性移动平面反射镜(9)反射后入射至第四分光棱镜(7)，经第四分光棱镜(7)反射后入射至前镜组(6)，跟第一部分“十字”反射光的传播路径一致，最终小角度反射光在小量程面阵CCD相机(12)上形成光斑，大角度反射光在大量程面阵CCD相机(11)上形成光斑，根据光斑偏离中心位置的位移换算成第二平面反射镜(10)的倾斜角度；根据两部分反射光在小量程面阵CCD相机(12)或大量程面阵CCD相机(11)上的位置，计算出第一平面反射镜(8)和第二平面反射镜(10)的光轴平行度，即两个被测物的平行度；利用此原理可用来测量多光轴光学系统的光轴平行度。

3.根据权利要求2所述的便携可调式多光轴一致性检测装置的检测方法，其特征在于，所述的小量程面阵CCD相机(12)的小角度测量范围是-0.25～+0.25°，为长焦模式。

4.根据权利要求2所述的便携可调式多光轴一致性检测装置的检测方法，其特征在于，所述的大量程面阵CCD相机(11)的大角度测量范围是-0.5～+0.5°，为短焦模式。

5.一种权利要求1所述的便携可调式多光轴一致性检测装置的检测方法，其特征在于，包括机载多光电传感器系统的多个光电传感器模块之间的光轴一致性检测方法，机载多光电传感器系统包括：激光测距模块、可见光成像模块、红外热成像模块，所述的检测方法为选取其中一种模块的光轴为基准轴，对其它种类模块的光轴进行检测；包括如下步骤：

1)在检测时，首先调整作为基准轴的模块与所述检测装置的相对位置，使作为基准轴的模块的光轴与所述检测装置的系统光轴重合；

2)然后，调整所述检测装置的旋转轴(14)，使其绕自身的系统光轴旋转，以及调整线性移动平面反射镜(9)与第四分光棱镜(7)的相对距离，使可线性移动平面反射镜(9)的中心正对被检测的模块；

3)当被测模块为红外热成像模块时，打开红外波段光源系统(13)的开关，当被测模块为可见光成像模块时，打开可见光光源(1)的开关，当被测模块为激光测距模块时，打开激光测距模块的激光器开关，使其发射出探测光；

4)根据被测模块的类型在可见光成像模块图像软件、红外热成像模块图像或所述检测装置的小量程面阵CCD相机(12)或大量程面阵CCD相机(11)中观察对应光斑的位置，判断被测模块的光轴是否与基准光轴平行。

Images