[发明专利]数字化光轴的高精度复现装置

说明书

一种数字化光轴的高精度复现装置，包括：基准点标定机构、激光器、小孔板、第一对准板、第二对准板、高精度坐标约束机构和光场成像分析装置。本发明通过高精度约束三个数字化光轴基准点的三维空间坐标，确保模拟光束高精度穿过数字化光轴基准点，所得到的实体化光轴复现精度高、误差可测，并且复现装置易于操作、重复性好、稳定性高，可用于数字化的坐标网络体系下各类光机组件的装调和装置的集成。

技术领域

本发明涉及光机组件的装调和大型光机装置的集成，更为具体的说，涉 及一种数字化光轴的高精度复现装置。

背景技术

光轴是各类光机组件装调和装置集成的基准。光机装置集成的传统方式 是以光束的实际传输方向为光轴从前到后逐级装调各类光学元器件的“串行” 方式。这种逐级装调的串行方式存在集成效率低、误差不可控和后期维护难 度大的问题。为此，人们提出“以装代调”的装置集成策略，即“离线精密 装校，在线精确复位”的集成策略，这能够大大提高装置的集成效率和装调 精度。并且，由于采用模块化的光机组件，当出现故障时可以快速定位和替 换故障模块，大大缩短装置的平均修复时间(MTTR)。

“以装代调”的集成策略需要在数字化的坐标网络体系进行装置各类光 机组件的装调，数字化光轴的复现是装调链路中一个核心环节。因此，数字 化光轴的高精度复现成为亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种数字化光轴的高精度复现装置，用基准点 标定机构如激光跟踪仪标定好3个数字化光轴基准点的三维空间坐标后，将基 准点上的激光跟踪仪靶标更换为小孔板和对准板，再让模拟光源同时穿过小 孔板和对准板的中心形成实体光轴，最后进行误差测量。本发明提供的技术 方案，通过高精度切换基准点标定机构与利用超短脉冲激光精密加工的小孔 板和对准板，保证穿过小孔板和对准板中心位置的模拟光实体光轴与数字化 光轴的误差小于20μrad，并且装置易于操作、重复性好、稳定性高。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种数字化光轴的高精度复现装置，包括：

基准点标定机构，所述基准点标定机构用于标定3个数字化光轴基准点的 三维空间坐标；

激光器，所述激光器用于产生模拟光束，将光轴实体化；

小孔板，所述小孔板用于限制模拟光束的指向使其穿过数字化光轴所对 应的第一个实体空间基准点，并将模拟光束的光斑形状转换成尺寸合适的规 则光斑；

第一对准板，所述第一对准板用于限制模拟光束的指向使其穿过数字化 光轴所对应的第二个实体空间基准点；

第二对准板，所述第二对准板用于判断复现光轴的误差；

高精度坐标约束机构，所述高精度坐标约束机构用于约束基准点的三维 坐标，夹持和高精度切换基准点标定机构、小孔板、第一对准板和第二对准 板；

以及，光场成像分析装置，所述光场成像分析装置用于对第一、第二对 准板所在处的光场成像，判断模拟光束是否同时穿过小孔板和第一对准板的 中心坐标，并测量实体化光轴的复现误差。

可选的，所述小孔板、第一对准板和第二对准板为透光区域具有特殊图 案的带孔屏。

可选的，所述特殊图案是通过超短脉冲激光精密加工的且尺寸精度优于5 微米。

可选的，所述小孔板为通光孔呈质心位于几何中心的规则形状的小孔光 阑。

可选的，所述规则形状为圆形、方形或正六边形等。

可选的，所述小孔光阑为硬边光阑或软边光阑；

可选的，所述硬边光阑的通光孔尺寸与模拟光束传输距离相匹配，满足 菲涅耳数远大于1，即通光孔外接圆半径其中λ为模拟光波长，L为 小孔板与第二对准板的间距。