[发明专利]双经纬仪测量多波段光学系统光轴一致性的方法

说明书

为满足使用单位定量检测光电探测系统多光轴一致性偏差的需求，利用通用自准直经纬仪的特性，研究了一种使用双经纬仪和全波段平行光管测量大间距光轴一致性偏差的方法。该方法可以完成可见光轴和红外光轴等多个光轴之间的一致性偏差的定量检测，该方法测量精度高，操作方便，适用于多种光学系统间的光轴一致性检测，解决了使用单位定量检测光电探测系统多光轴一致性偏差的难题。

技术领域

本方法涉及多波段光学系统光轴空间指向的精密测量领域。本方法适用于大间距、多波段光学系统光 轴一致性的精确测量。本发明属于光学精密测量技术领域。

背景技术

为提高光电探测系统的全天候工作能力，目前发展趋势是在一个跟踪平台上集成目视瞄准具、电视成 像系统、短波红外系统、中波红外热像系统、长波红外热像系统等多个光电探测和成像系统。根据光电探 测系统的设计要求，多个光学系统光轴之间应是平行的，每个光学系统光轴与基准光轴的一致性偏差一般 不大于0.1mard。为提高探测范围和探测距离，通常电视成像系统和红外热像系统具有多种视场，光学系 统的口径也比较大，因此各光电系统光轴最大间距达到1m～2m以上。各光学系统光轴与基准光轴的一致 性是光电探测系统的一项关键技术指标，光轴之间的一致性偏差影响光电探测系统对目标位置的探测准确 性，因此不仅在光电探测系统装调中需要精确测量光轴之间的一致性偏差，在光电探测系统使用过程中也 需要定期检测各光轴之间的一致性偏差。

在光电探测系统装调过程中，一般采用两种方法检测每个光学系统光轴与基准光轴的一致性偏差。第 一种方法简称为检测靶法，是根据各光学系统的结构参数，确定各光学系统光轴之间的空间位置关系，按 照光学系统光轴之间的空间位置关系研制一个检测靶，在检测靶上标示各光轴的对应标记，标志点的位置 就是各光轴平行时在检测靶上的投影。检测时一般将检测靶架设在光电探测系统前方50m～100m处，光电 探测系统调平后，调整检测靶与光电探测系统等高，并使光电探测系统基准光轴垂直于检测靶靶面，水平 和上下调整检测靶的位置，使基准光学系统光轴瞄准对应的标志点。检查其它光学系统光轴是否瞄准对应 标志点，若瞄准了对应标志点，说明该光学系统的光轴与基准光轴一致性满足要求，若没有瞄准对应标志 点，可根据该光学系统在检测靶上的瞄准位置，计算光轴的偏差值，按照设计指标进行调整，一直到该光 学系统的光轴一致性满足要求为止。第二种方法简称为平行光管法，是采用多波段大口径平行光管，这种 光管的口径可达到一米或几米，采用溴钨灯或全波段光源做光源，发出的平行光可以覆盖目视瞄准具、电 视成像系统、中波红外热像系统、长波红外热像系统、激光告警系统的使用光谱波段，平行光管一般是投射出暗背景下的亮十字分划，十字分划上有精确刻度线，便于被检测的光学系统瞄准和检测。检测时一般 将光电探测系统架设在大口径平行光管前方，调整光电探测系统，使基准光学系统光轴瞄准大口径平行光 管的十字分划中心，检查其它光学系统光轴是否瞄准十字分划中心。若没有瞄准十字分划中心，可根据该 光学系统的瞄准位置，计算光轴的偏差值，按照设计指标进行调整，一直到该光学系统的光轴一致性满足 要求为止。

平行光管法是光轴一致性检测的经典方法，测试精度高，操作方便，适于光电系统研制和制造过程中 的检测。但多波段大口径平行光管价格昂贵，对测试环境要求高，光电探测系统的使用单位是不具备这种 多波段大口径平行光管，目前皆采用检测靶法进行定期检测各光轴之间的一致性偏差。由检测靶法的原理 可知，检测靶的加工精度、架设角度、光电探测系统结构误差、外场检测环境、人工瞄准误差等因素皆影 响检测精度，因此检测靶方法的精度相比多波段大口径平行光管方法低很多，对于精度要求高的光电探测 系统，只能作为一种定性检测手段，不能定量检测光学系统光轴一致性偏差。

为满足使用单位定量检测光电探测系统多光轴一致性偏差的需求，利用通用自准直经纬仪的特性，研 究了一种双经纬仪测量大间距光轴一致性偏差的方法。该方法测量精度高，操作方便，适用于多种光学系 统间的光轴一致性检测。该方法完成了对某型光电探测系统多光轴一致性偏差的检测，同时与平行光管法 的检测数据进行了比对，两种检测方法的检测结果相吻合，说明了该方法的正确性和实用性。

发明内容