[发明专利]一种基于迈克尔逊结构的高精度测角装置及测角方法

说明书

本发明涉及一种基于迈克尔逊结构的高精度测角装置及测角方法，解决现有测角装置测量精度较低的问题。该测角装置包括激光光源、会聚镜、缩束镜、分光棱镜、第一准直镜、第一平面反射镜、第二准直镜、第二平面反射镜、探测器和计算机；激光光源经会聚镜整形后，通过星点板入射至缩束镜，再经分光棱镜分为两路，一路被分光棱镜反射会聚于第一准直镜焦面；另一路被分光棱镜透射至第一平面反射镜，透射光经第一平面反射镜反射后，再次经分光棱镜反射至第二准直镜，反射光通过第二准直镜后入射至第二平面反射镜，经第二平面反射镜反射后，成像于第一准直镜焦面，第一平面波和第二平面波在探测器靶面干涉，计算机及与探测器连接。

技术领域

本发明涉及高精度测角领域，具体涉及一种基于迈克尔逊结构的高精度测角装置及测角方法。

背景技术

目前，传统光电自准直仪生产厂家多、型号也比较多。国内比较具有代表性的是天津大学研制的LDA803、中船九江6354所SZY-99Ⅱ型，测角精度均为1″，以上测角装置的原理基本都为自准直成像原理，即利用光学自准直原理，通过对目标像的位置判读，利用光学系统正切原理实现小角度测量，但是，此类装置受像元分辨率、光学系统畸变及自准直成像质量的影响，无法进一步提高或实现角秒以下高精度测试。因此，随着测角精度的要求越来越高，已有自准直仪已不能完全满足技术发展的要求。

发明内容

本发明的目的是解决现有测角装置测量精度较低的问题，提供一种基于迈克尔逊结构的高精度测角装置及测角方法。

本发明的技术方案如下：

一种基于迈克尔逊结构的高精度测角装置，包括激光光源、会聚镜、缩束镜、分光棱镜、第一准直镜、第一平面反射镜、第二准直镜、第二平面反射镜、探测器和计算机；所述激光光源经会聚镜整形后，通过星点板入射至缩束镜，再经分光棱镜分为两路，一路被分光棱镜反射会聚于第一准直镜焦面，通过第一准直镜后转为第一平面波；另一路被分光棱镜透射至第一平面反射镜，透射光经第一平面反射镜反射后，再次经分光棱镜反射至第二准直镜，反射光通过第二准直镜后入射至第二平面反射镜，经第二平面反射镜反射后，成像于第一准直镜焦面，通过第一准直镜后转为第二平面波，第一平面波和第二平面波在探测器靶面干涉，计算机及与探测器连接，对干涉条纹进行处理得到第二平面反射镜与第二准直镜光轴的夹角。

进一步地，所述探测器为CCD或CMOS。

同时，本发明还提供了一种利用上述基于迈克尔逊结构的高精度测角装置的测角方法，包括以下步骤：

步骤一、探测器采集干涉条纹图像，得到干涉条纹宽度e；

步骤二、计算分光棱镜反射光路激光焦斑与透射光路焦斑的距离d；

d＝λ×f′×e

式中，e-干涉条纹宽度，λ-激光光源波长，f′-第一准直镜焦距；

步骤三、计算第二平面反射镜法线与第二准直镜光轴夹角取θ；

d＝f_col·tan(θ)

式中，f_col为第二准直镜焦距。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明基于光的干涉原理，通过分析干涉条纹的频谱信息，得到干涉条纹的宽度，再通过光学系统正切定理，解算平面反射镜与准直光学系统光轴的夹角，实现高精度角度测试。

附图说明

图1为本发明基于迈克尔逊结构的高精度测角装置示意图。

附图标记：1-激光光源，2-会聚镜，3-缩束镜，4-分光棱镜，5-第一准直镜，6-探测器，7-第一平面反射镜，8-第二准直镜，9-第二平面反射镜，10-计算机。

具体实施方式