一種標定多光軸光學系統(tǒng)光軸平行度的裝置及其標定方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及光學系統(tǒng)測定領域，具體是一種標定多光軸光學系統(tǒng)光軸平行度的裝 置及其標定方法。
【背景技術】
[0002] 傳統(tǒng)的光軸平行度校正方法及裝置使用大口徑離軸拋物面反射式平行光管，平行 光管的口徑覆蓋被測的多光軸光學系統(tǒng)，通過多光軸光學系統(tǒng)分劃板后端光源發(fā)出的平行 光經拋物面反射式平行光管反射，光束匯聚的焦點離開光軸，通過各個焦點的位置即可判 定多光軸光學系統(tǒng)的光軸平行度。但這種方法校正的系統(tǒng)對拋物面反射鏡的口徑及面形要 求較高，使得標定設備加工制作復雜，周期長，成本較高，且在校正過程中更換光源，存在人 為操作誤差，校正精度難以保證。為解決以上問題，肖茂森、吳易明等人提出了《多光軸平行 性校正儀及其標定方法》（專利號：CN102620688)，降低了校正設備的制作安裝成本，且能夠 靈活配置以適應不同的多光軸光學系統(tǒng)的校正需求。
[0003] 以上各個方法是針對于后端具有光源或內部具有分劃板的光學系統(tǒng)，無法適用于 常規(guī)采集圖像(如監(jiān)視或攝影）用的多光軸光學系統(tǒng)光軸平行性的校正。而對于該類系統(tǒng)， 目前普遍采用的方法是借助激光測距儀、十字靶板以及帶有分劃板的望遠系統(tǒng)，通過望遠 系統(tǒng)瞄準十字分劃線并測距，將瞄準線偏移直至目標偏離視場，根據得出的各個偏移距離 和待測系統(tǒng)光軸與望遠系統(tǒng)瞄準軸的距離，解算出二者的光軸偏差。該方法通過測距來實 現角度的檢測，多個光學系統(tǒng)組合使得設備的口徑和體積較大，給安裝調試以及運輸帶來 不便。對于沒有測距儀及望遠系統(tǒng)的多光軸光學系統(tǒng)，無法實現光軸平行度檢測，另外系 統(tǒng)引入的誤差因素較多，測量結果的可靠性不高。近年來，學者們又提出了采用ZYGO干涉 儀或內部具有十字分劃線且能夠發(fā)出多種光譜的平行光管來標定多光軸光學系統(tǒng)的光軸 平行度，這些標定方法均存在檢測設備制造復雜或價格昂貴，系統(tǒng)對場地要求較高，體積龐 大，標定過程中需要更換功能模塊，操作復雜等缺點。
【發(fā)明內容】
[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種標定多光軸光學系統(tǒng)光軸平行度的裝置及其標定方 法，以解決上述【背景技術】中提出的問題。
[0005] 為實現上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案： 一種標定多光軸光學系統(tǒng)光軸平行度的裝置，包括高精度自準直經煒儀、平面反射鏡、 待標定多光軸光學系統(tǒng)、基座、十字靶板和旋轉平臺，所述多光軸光學系統(tǒng)和平面反射鏡均 安裝在基座上，且平面反射鏡位于多光軸光學系統(tǒng)后端，所述基座放置于旋轉平臺上，所述 十字靶板固定在待標定多光軸光學系統(tǒng)前端最大鏡頭焦距1000倍以外的位置，所述自準 直經煒儀設置在平面反射鏡后端且瞄準測量平面反射鏡。
[0006] 作為本發(fā)明進一步方案：標定多光譜的多光軸光學系統(tǒng)的光軸平行度時采用多光 譜十字靶板。
[0007] -種標定多光軸光學系統(tǒng)光軸平行度的裝置的標定方法，具體步驟如下： (1) 獲得自準直經煒儀對于平面反射鏡法線所在方位角為％ ; (2) 轉動旋轉平臺，使旋轉平臺上的待標定多光軸光學系統(tǒng)沿方位方向轉動，同時觀察 標定多光軸光學系統(tǒng)成像結果，當十字靶板剛剛出現在鏡頭1視場邊緣時，記錄此時自準 直經煒儀瞄準測量平面反射鏡的方位值％; (3) 繼續(xù)轉動旋轉平臺，在同一側，當十字靶板剛出現在鏡頭2視場邊緣時，記錄此時 自準直經煒儀瞄準測量平面反射鏡的方位值馬-α 其中自準直經煒儀順時針轉動方 位值變大，兩鏡頭邊緣視場的夾角為於； (4) 繼續(xù)轉動旋轉平臺，至十字靶板從另外一側偏離鏡頭1的視場，并在鏡頭視場邊緣 時，記錄此時自準直經煒儀瞄準測量平面反射鏡的方位值叫，其中網為鏡頭1的視 場角； (5) 繼續(xù)轉動旋轉平臺，當十字靶板剛剛出現在鏡頭2視場邊緣時，記錄此時自準直經 煒儀瞄準測量平面反射鏡的方位值％-?-蘆+%，吟為鏡頭2的視場角； (6) 則多次測量的自準直經煒儀的方位值進行計算，則 鏡頭1光軸所在的方位角與平面反射鏡法線之間的夾角為：
[0008] 與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明方法消除了平面鏡的安裝誤差，且 該系統(tǒng)具有極大降低檢測設備的制作和安裝難度，對場地要求不高、測量操作方便、適用性 高的優(yōu)點，而且該系統(tǒng)和方法適用于多光軸光學系統(tǒng)以及多光譜的多光譜光學系統(tǒng)光軸平 行度的測量或標定。
【附圖說明】
[0009] 圖1為本發(fā)明裝置的示意圖。
[0010] 圖2為本發(fā)明的標定結構原理圖。
[0011] 圖3為本發(fā)明標定方法中各方位角度值示意圖。
[0012] 圖中：1-高精度自準直經煒儀；2-平面反射鏡；21-平面反射鏡法線；3-旋轉平 臺；4 _待標走多光軸光學系統(tǒng)；41_鏡頭1 ;411_鏡頭1邊緣視場；412_鏡頭1光軸；413_鏡 頭1邊緣視場；42 _鏡頭2 ;421_鏡頭2邊緣視場；422_鏡頭2光軸；423_鏡頭2邊緣視場； 5-十字靶板；6-基座。
【具體實施方式】
[0013] 下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于 本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0014] 請參閱圖1，本發(fā)明實施例中，一種標定多光軸光學系統(tǒng)光軸平行度的裝置，包括 高精度自準直經煒儀、平面反射鏡、待標定多光軸光學系統(tǒng)、基座、十字靶板和旋轉平臺，多 光軸光學系統(tǒng)和平面反射鏡均安裝在基座上，且平面反射鏡位于多光軸光學系統(tǒng)后端，基 座放置于旋轉平臺上，十字靶板固定在待標定多光軸光學系統(tǒng)前端最大鏡頭焦距1000倍 以外的位置，自準直經煒儀設置在平面反射鏡后端且瞄準測量平面反射鏡。
[0015] 如圖2和圖3所示，一種標定多光軸光學系統(tǒng)光軸平行度的裝置的標定方法，具體 步驟如下： (1) 獲得自準直經煒儀對于平面反射鏡法線所在方位角為％ ; (2) 轉動旋轉平臺，使旋轉平臺上的待標定多光軸光學系統(tǒng)沿方位方向轉動，同時觀察 標定多光軸光學系統(tǒng)成像結果，當十字靶板剛剛出現在鏡頭1視場邊緣時，記錄此時自準 直經煒儀瞄準測量平面反射鏡的方位值; (3) 繼續(xù)轉動旋轉平臺，在同一側，當十字靶板剛出現在鏡頭2視場邊緣時，記錄此時 自準直經煒儀瞄準測量平面反射鏡的方位值^-α-於，其中自準直經煒儀順時針轉動方 位值變大，兩鏡頭邊緣視場的夾角為於； (4) 繼續(xù)轉動旋轉平臺，至十字靶板從另外一側偏離鏡頭1的視場，并在鏡頭視場邊緣 時，記錄此時自準直經煒儀瞄準測量平面反射鏡的方位值GfeSCC洗Μ，其中網為鏡頭1的視 場角； (5) 繼續(xù)轉動旋轉平臺，當十字靶板剛剛出現在鏡頭2視場邊緣時，記錄此時自準直經 煒儀瞄準測量平面反射鏡的方位值為鏡頭2的視場角； (6) 則自準直經煒儀多次測量的方位值進行計算，則 鏡頭1光軸所在的方位角與平面反射鏡法線之間的夾角為：
[0016] 同理，多光軸的多光軸光學系統(tǒng)的光軸平行性也可采用以上方法測量得出，只需 采用對應的多光譜十字靶板即可，即該系統(tǒng)也可適用于多光譜的多光軸光學系統(tǒng)光軸平行 度的測量或標定。
[0017] 通過（4)式可以看出，該方法消除了平面鏡的安裝誤差，且該系統(tǒng)具有極大降低檢 測設備的制作和安裝難度，對場地要求不高、測量操作方便、適用性高等特點。
【主權項】
1. 一種標定多光軸光學系統(tǒng)光軸平行度的裝置，包括高精度自準直經煒儀、平面反射 鏡、待標定多光軸光學系統(tǒng)、基座、十字靶板和旋轉平臺，其特征在于，所述多光軸光學系統(tǒng) 和平面反射鏡均安裝在基座上，且平面反射鏡位于多光軸光學系統(tǒng)后端，所述基座放置于 旋轉平臺上，所述十字靶板固定在待標定多光軸光學系統(tǒng)前端最大鏡頭焦距1000倍以外 的位置，所述自準直經煒儀設置在平面反射鏡后端且瞄準測量平面反射鏡。2. 根據權利要求1所述的標定多光軸光學系統(tǒng)光軸平行度的裝置，其特征在于，標定 多光譜的多光軸光學系統(tǒng)的光軸平行度時采用多光譜十字靶板。3. -種如權利要求1所述的標定多光軸光學系統(tǒng)光軸平行度的裝置的標定方法，其特 征在于，具體步驟如下： (1) 獲得自準直經煒儀測量得到的平面反射鏡法線所在方位角為_ ; (2) 轉動旋轉平臺，使旋轉平臺上的待標定多光軸光學系統(tǒng)沿方位方向轉動，同時觀察 標定多光軸光學系統(tǒng)成像結果，當十字靶板剛剛出現在鏡頭1視場邊緣時，記錄此時自準 直經煒儀瞄準測量平面反射鏡的方位值% ; (3) 繼續(xù)轉動旋轉平臺，在同一側，當十字靶板剛出現在鏡頭2視場邊緣時，記錄此時 自準直經煒儀瞄準測量平面反射鏡的方位值％…樣其中自準直經煒儀順時針轉動方 位值變大，兩鏡頭邊緣視場的夾角為# ; (4) 繼續(xù)轉動旋轉平臺，至十字靶板從另外一側偏離鏡頭1的視場，并在鏡頭視場邊緣 時，記錄此時自準直經煒儀瞄準測量平面反射鏡的方位值%…i+H，其中_為鏡頭1的視 場角； (5) 繼續(xù)轉動旋轉平臺，當十字靶板剛剛出現在鏡頭2視場邊緣時，記錄此時自準直經 煒儀瞄準測量平面反射鏡的方位值％-從…為鏡頭2的視場角； (6 )將自準直經煒儀多次測量的方位值進行計算，則 鏡頭1光軸所在的方位角與平面反射鏡法線之間的夾角為：
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種標定多光軸光學系統(tǒng)光軸平行度的裝置及其標定方法，裝置包括高精度自準直經緯儀、平面反射鏡、待標定多光軸光學系統(tǒng)、基座、十字靶板和旋轉平臺，多光軸光學系統(tǒng)和平面反射鏡均安裝在基座上，基座放置于旋轉平臺上，十字靶板固定在光學系統(tǒng)前端最大鏡頭焦距1000倍以外位置，自準直經緯儀設置在平面反射鏡后端并瞄準；通過多次旋轉平臺，獲得每次自準直經緯儀瞄準測量平面反射鏡的方位值，計算多次測量的方位值即可得各光軸所在方位。本發(fā)明能降低檢測設備的制作和安裝難度，對場地要求不高，測量操作方便，適用性高，消除了平面鏡的安裝誤差，適用于多光軸光學系統(tǒng)以及多光譜的多光軸光學系統(tǒng)光軸平行度的測量或標定。
【IPC分類】G01M11/02, G01B11/27, G01B11/26
【公開號】CN105091792
【申請?zhí)枴緾N201510251375
【發(fā)明人】李春艷, 鞏稼民, 湯琦, 喬琳
【申請人】西安郵電大學
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年5月12日