[发明专利]基于激光位移传感器的多探测器系统光轴平行性校正方法

权利要求书

1.一种基于激光位移传感器的多探测器系统光轴平行性校正系统，其特征在于，包括：

光轴校正平台(7)；

光具座(4)，安装在光轴校正平台(7)上，其上安装待校正光电探测器(3)和基准光电探测器(10)；

纵向传感器支架(8)，可移动地安装在光轴校正平台(7)上，其可移动方向为靠近或远离光具座(4)的方向；

横向传感器支架(9)，安装在纵向传感器支架(8)上，其长度方向与纵向传感器支架(8)的可移动方向垂直；

第一激光位移传感器(1)及第二激光位移传感器(2)，并排安装在横向传感器支架(9)上，其发射口朝向待校正光电探测器(3)侧面。

2.如权利要求1所述的基于激光位移传感器的多探测器系统光轴平行性校正系统，其特征在于，所述光轴校正平台(7)上并排布置光具座固定支架一(5)和光具座固定支架二(6)，光具座(4)安装在光具座固定支架一(5)和光具座固定支架二(6)上；待校正光电探测器(3)安装在光具座(4)上方，基准光电探测器(10)安装在光具座(4)下方。

3.如权利要求2所述的基于激光位移传感器的多探测器系统光轴平行性校正系统，其特征在于，所述光具座(4)上开设有长圆孔，待校正光电探测器(3)安装在长圆孔内，通过长圆孔调整待校正光电探测器(3)侧面的倾斜度，该倾斜度为待校正光电探测器(3)侧面相对基准光电探测器(10)光轴的倾斜程度。

4.如权利要求3所述的基于激光位移传感器的多探测器系统光轴平行性校正系统，其特征在于，所述第一激光位移传感器(1)和第二激光位移传感器(2)通过串口连接工控机，向工控机传输所采集的数据流。

5.一种基于激光位移传感器的多探测器系统光轴平行性校正方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：搭建光轴平行性校正装置，并将其置于平行光管有效通光孔径中

校正装置包括安装工装，在安装结构工装上安装待校正光电探测器3、基准光电探测器(10)和并排布置的第一激光位移传感器(1)、第二激光位移传感器(2)，第一激光位移传感器(1)、第二激光位移传感器(2)发射口朝向待校正光电探测器(3)侧面且三者间的位置关系可调节；通过串口完成第一激光位移传感器(1)与第二激光位移传感器(2)的数据流传输；

基于安装工装，建立O-XYZ坐标系中，OZ向为第一激光位移传感器(1)与第二激光位移传感器(2)连线方向，OX向为第一激光位移传感器(1)激光发射窗口光轴方向，OY向为垂直于OXZ平面方向；

第二步：调整校正装置位置，使基准光电探测器(10)输出图像中心十字对准平行光管靶标中心

第三步：双激光位移传感器偏差量计算

待校正光电探测器(3)处于初始位置时，设第一激光位移传感器(1)及第二激光位移传感器(2)输出位移值为X1、X2，待校正光电探测器(3)移动使其侧面倾斜度变化后，第一激光位移传感器(1)及第二激光位移传感器(2)输出位移值为Y1、Y2，可得：

其中，R为第一激光位移传感器(1)及第二激光位移传感器(2)在OZ轴向上的距离，待校正光电探测器(3)偏移角度量为γ，设γ0、γ1为待校正光电探测器(3)移动前及第一次移动后其侧面与OX轴之间夹角，以量化待校正光电探测器(3)光轴通过长圆孔调节的调节量；

第四步：待校正光电探测器(3)调节量与图像十字中心偏移量数学模型的建立

多次通过长圆孔调整待校正光电探测器(3)与OX轴向夹角，记录探测器偏移角度量γ0、γ1、γ2……γn，由γ1-γ0、γ2-γ1、γ3-γ2……γn-γ(n-1)后得到每次调整后调整量的变化量值，记为ω1、ω2、ω3……ωn；设定图像灰度阈值提取待校正光电探测器(3)输出图像中亮点坐标值，以亮点灰度为加权条件计算出图像光能中心点与探测器输出图像中心OX轴向偏移值，视为每次调整后探测器输出图像靶标中心点与探测器中心十字OX轴向的偏移量，该量相减后得到每次调整后探测器十字移动量，记为P1、P2、P3……Pn，使用最小二乘法对探测器十字移动量记录值进行拟合，得到待校正光电探测器3调节量ω与图像中探测器十字移动量P之间的系统状态方程：P＝M(ω)；

第五步：待校正光电探测器(3)光轴平行性校正

通过图像灰度阈值加权光能中心提取，得出探测器十字到靶标中心移动量S＝P带入待校正光电探测器(3)调节量与图像探测器十字移动量系统状态方程P＝M(ω)中，求得待校正光电探测器(3)调节量ω，以此值调整待校正光电探测器(3)光轴，实现与基准光电探测器(10)光轴的平行性校正。