某光电装置光轴一致性改进分析

某传感器侧挂结构形式的光电装置光轴一致性指标超差。通过对光电装置的光具座、传感器罩等相关零件的结构进行分析,对光具座、传感器罩的相互配合面和光具座的传感器安装面的平面度进行改进设计,提高精度,并适当增加其壁厚;着重对改进前后的光具座进行了模态分析。通过搭建试验装置对改进后的光电装置进行试验测试,对试验测试数据进行分析。试验结果表明,改进措施对提高光电装置光轴一致性有效。

两面共体非球面反射镜光轴一致性高精度测量方法研究(特邀)

同轴四反式光学系统的研制可采用非球面主镜和四镜一体化成型制造法,该方法极大地降低了系统零件复杂度,同时减轻了整机质量,提高了装机效率,但对后期光学系统装调的自由度产生了约束,因此,在镜面制造过程中,两者的光轴一致性需要精确测量及控制。在现有干涉测量法的基础上,提出了一种检测两面共体非球面镜光轴一致性的方法。在干涉检测光路中,两个非球面表面的光轴通过精密调整和严格标定后分别引出到两个计算全息片(CGH)补偿器上,CGH经过设计后,其特定区域可发出平行光,经另一片CGH反射后在干涉仪中形成表征两片CGH夹角的干涉条纹,解算干涉条纹的波前倾斜可得出两非球面的光轴偏差,对一两面共体待测非球面光学零件进行了CGH设计和检测光路的误差分析,显示测试精度可以达到1″。设计投产了CGH补偿器,搭建干涉检测光路,完成了光轴一致性的测量,数据处理解析出的波前倾斜为(1.544λ,0.441λ),计算出光轴夹角为(0.0070°,0.0020°),使用经纬仪复测的两片CGH的夹角为(0.0071°,0.0019°)。使用轮廓仪法对干涉测量法结果进行了比对验证,分别扫描主镜和四镜的面形轮廓,统一坐标系后,主镜和四镜的光轴夹角为(0.0071°,0.0020°),三者显示出较高的一致性。该方法具有直观性强、检测精度高的优点。

一种中波红外连续变焦光学系统光轴一致性分析

针对一种7片透镜的640×512中波红外连续变焦光学系统,从光学结构原理分析因光学零件加工误差和伺服调焦机构精度误差及装配引起像面位移和光轴漂移的影响,讨论给出最佳像面位置的调整方法,使系统性能指标满足使用要求。

多光轴一致性检测技术进展及其分析

集激光测距、激光制导照射、可见光成像和热成像等为一体的多传感器光电系统在现代武器装备平台上得到了广泛应用。多光轴一致性是多传感器光电武器装备正常运行的基本保证,因此,光轴一致性检测已成为多传感器光电系统性能检测的关键环节。文中综述了常规的光轴一致性检测方法,介绍了当前迅速发展的采用视频数字图像的多光轴一致性检测方法,并重点介绍了一种利用视频图像的多光轴一致性外场检测方法及其特点,分析表明:这是一种具有广泛应用前景且可望用于多光轴在线检测的有效方法。

室内多波段光轴一致性测试系统的设计

介绍用于室内检测多波段光电设备光轴一致性的测试系统。该系统采用准直平行光管为测试系统提供无穷远目标。为满足全波段测试,光束无中心遮拦,系统选用离轴抛物面全反射光学系统。采用多光谱分光镜为激光光斑提供瞄准基准,带温控热十字丝的高斯目镜为红外和可见光波段提供瞄准基准,实现了光电设备之间可见与红外、可见与激光、激光与红外光轴的一致性测试。系统具有测试精度高、测试结果可靠等特点。根据初步估算,可见与红外、可见与激光、红外与激光之间的光轴一致性测试精度分别达到了4.01,″1.08″和4.05″的水平。该系统有效解决了多波段光测设备光轴间的一致性测试问题。

光电跟踪仪光轴一致性测量装置

设计了大口径离轴抛物面镜平行光管光学系统,研制了基于CCD图像采集处理的激光光斑中心坐标提取系统,研制了基于光栅尺的位移闭环控制系统,建立了光电跟踪仪光轴一致性参数测量装置。装置可用来测量光电跟踪仪激光发射轴、电视成像系统、红外成像跟踪系统三轴的一致性,测量不确定度为0.02mrad。

一种多光轴一致性的检测方法

通过使用卡塞格林结构的平行光管,实现对多个光轴夹角之间的测量。并且提出了针对此系统使用经纬仪辅助测量的方法,系统通过二维平面上十字叉丝的偏移量x,y来表征光轴间竖直角β′和水平角α′。建立数学模型找出上述变量的关系,并且搭建实验,通过实验数据验证此关系的正确性,同时验证该多轴一致性测量方法的可行性。实验数据显示光轴夹角总误差小于12″,符合系统指标,同时说明该测量方法真实、有效。

一种外场环境中舰载光电跟踪仪光轴一致性检测方法

光轴一致性是影响舰载光电跟踪仪跟踪精度的一项重要技术指标。本文提出一种外场环境中光轴一致性的检测方法,详细介绍了该方法的检测操作步骤,分析了检测精度,并在外场环境中进行了实际检测。该方法使用工具少,操作简便,而且能够满足检测精度要求,适合靶场使用。

别汉棱镜角度误差对光轴一致性影响的研究

在周视扫描成像系统中,需要通过特定光学元件进行消像旋。别汉棱镜是最常用的消像旋元件之一,由于棱镜的角度误差对系统光轴的影响较大,因此对别汉棱镜的角度误差要求非常严格。本文通过分析推导反射光线、折射光线以及三维坐标系旋转的矢量形式表达式,建立了别汉棱镜的角度误差模型,在此基础上分析了入射光轴经别汉棱镜折反射之后出射光轴的方向向量,并且基于Matlab实现了从别汉棱镜出射的光轴的方向向量及其相对于入射光轴偏差的计算。通过与光线追迹仿真结果和实验结果进行对比,验证了所建立模型以及分析计算过程的正确性,解释了在棱镜胶合过程中出现四个十字叉丝的问题,对棱镜的加工具有指导作用,同时提高了胶合效率和棱镜的光轴一致性精度。

红外脉冲激光测距仪发收光轴一致性测试方法研究

脉冲激光测距中激光发射、接收光轴一致性是其测距性能的保障。针对红外激光测距仪发、收光轴一致性的检测任务,设计了一种基于离轴式大口径平行光管的测量系统。当测量发射光轴时,激光经离轴抛物面反射镜反射后,再经平面反射镜反射汇聚到位于焦平面上的上转换板上,形成可见光光斑,求出光斑中心,以该位置表征激光发射轴;保持焦平面位置不动,将上转换板换下。将自发激光衰减反馈模块的光纤输出端子安装到焦平面定位框上,可以测得脉冲激光测距仪的激光接收轴。计算可得出发、收光轴的偏差角,测试精度为0.05mil。

光轴一致性测量技术原理与应用

光轴的一致性，是指多光轴系统中以一路光轴为基准，其余光轴与基准轴的光轴相平行达到一定的要求——由于种种条件因素限制，多光轴绝对一致是不可能的，总会存在一定的夹角。随着相关科学技术的发展和生产力的进步，可见光、红外、激光等多波段光学系统广泛用于武器系统中，复杂军用光学仪器普遍拥有多个光轴，光学结构越来越复杂，参数和指标日益提高。

大间距多光轴一致性野外在线检测方法

为满足现代复合光电系统多光轴一致性的在线检测需求,提出一种基于光学自动瞄准和惯性测量的大间距多光轴夹角测量方法。利用惯性传感器提供一个准确且可移动的基准坐标系,瞄准被测光轴并测量其在基准坐标系中的单位向量坐标,再由向量坐标计算光轴夹角,以此检测光轴一致性。构建了测量系统的原理样机,并采用蒙特卡罗法对其测量不确定度进行评定。对复合光电系统中激光测距机与红外热像仪的光轴一致性进行实际检测,实验结果表明,激光发射轴与瞄准轴的一致性测量误差为24.4″,红外热像仪光轴与瞄准轴的一致性测量误差为27.0″。采用移动测量的方式,扩大了测量范围、提高了测量效率,为野外环境下大间距多光轴一致性在线检测提供了一种有效的手段。

多光学测试设备光轴不一致性测量计算的研究

介绍了一种用于室外检测多光学测试设备光轴一致性的测试系统。通过对多个光学测试设备光轴一致性进行分析,采用图像采集、存储、计算的方法计算出三台光学测试仪器在光学跟踪平台上安装时的光轴一致性测试结果。系统采用带卤钨灯做发光光源的标准靶板为瞄准基准,两次在不同的位置距离上分别采集光谱辐射计、中波及长波红外热像仪各自的靶心图像,进行靶心瞄准时的脱靶量计算,将脱靶量折算为角度。多光轴不一致性是一个空间光学问题,红外测试设备涉及一个光谱计和两台热像仪,一共三个轴,三个光轴彼此都平行时认为光轴是一致的。三个光轴两两之间存在夹角的话,认为多光轴是不一致的。由于种种条件因素限制,多光轴绝对一致是不可能的,总会存在一定的夹角,即不一致性。文中要求在测量时调节三台仪器的光轴不一致性使其能够达到不超过48″的技术指标。根据数据测得三台光学测试仪器的光轴不一致性为9.181″的结果。

复合式激光通信系统多光轴一致性温度影响研究

包含章动、自适应光学以及精跟踪功能的复合激光通信系统的光路复杂,环境温度改变时多光轴的一致性较难保证,导致波前校正基准、跟踪零位偏移,严重影响通信链路的建立。为解决以上问题,对系统进行了一体化设计,提出了针对多光轴复杂光路的光轴一致性的分析方法,建立了多反射镜误差传递模型。经过计算可得:在10~30℃的环境温度范围内,精跟踪支路与通信支路间、通信发射支路与通信接收支路间、精跟踪支路与自适应光学支路间同轴度误差优于143.77μrad、27.38μrad和131.66μrad。在实验室中进行30℃温度拉偏实验,实验结果表明:光轴实际偏转角度与仿真结果之间的误差优于13%。随后进行了楼宇间的1 km激光通信实验(环境温度28℃),成功实现稳定通信。

火炮轴线一致性与偏离角测试系统研究

提出一种用于测量火炮炮膛轴线与瞄准轴光轴一致性与偏离角测试系统 ,系统由火炮整体调平装置、炮膛轴线与瞄准线光轴一致性与偏离角测试系统组成 ;并且对炮耳轴和竖直轴不垂直度 ,炮膛轴线和炮耳轴不垂直度进行了分析 ;最后对整个系统的各个部分测量精度进行了误差分析。

光学瞄具三轴一致性检测系统研究

针对光学瞄具三轴一致性参数对其性能产生的影响,设计一套采用离轴抛物镜、两块分光镜及高精度CCD相机等关键技术,实现光学瞄具白光瞄准轴、红外瞄准轴、激光发射轴三轴一致性检测的系统。分析系统成像光路,建立了三轴一致性的数学计算模型,对检测方法中误差因素进行测量、分析,最后采用精度为0.5″的自准直经纬仪对检测系统进行标定,实验结果表明,检测系统测量误差<3″。

激光瞄具多轴一致性检测系统研究

激光瞄具是集激光测距、激光制导照射等多光轴为一体的光电系统,在现代武器装备平台上得到了广泛应用。多光轴系统在设计、制造与应用的过程中,各光轴之间的平行性对整个系统的性能和精度都有直接的影响。因此,必须对激光瞄具的多轴平行性进行检测,以提高激光瞄具的精度,从而提高武器的命中率。本文介绍了常规的光轴一致性检测方法,并结合实际的检测精度与要求,设计了一种离轴抛物型的数字化检测系统。通过对系统总体精度进行分析,基本能满足平行度误差为0.05mrad的要求。

基于笼屉结构的机载高能激光系统光学中舱温度适应性研究

相较于车载、舰载设备,机载设备受体积及工作环境的限制,发展较为缓慢。针对机载设备的轻小型化要求,系统采用“光路堆叠”思想,提出笼屉式分层结构,实现了系统体积的要求。因光学中舱中包含精跟踪及主激光支路,温度变化时各支路间的光轴一致性难以保证,导致跟踪目标发生偏移,主激光支路无法对目标进行精确打击,严重影响系统的工作。为解决上述问题,对光学中舱进行有限元仿真分析,研究光学中舱在20±5℃情况下各镜片的变形。对镜片变形中影响光轴偏折的刚体位移进行提取计算,计算出单个镜片的偏转角度。根据反射棱镜安装误差理论对各支路间的光轴偏移量进行计算,分析精跟踪支路与主激光支路光轴一致性偏差。经过仿真分析,系统精跟踪支路与主激光支路光轴方位偏差为109.634μrad,俯仰偏差为132.952μrad。在实验室中进行25℃温度实验,结果表明,系统精跟踪支路与主激光支路光轴方位偏差为104.019μrad,俯仰偏差为125.009μrad,与仿真结果误差分别为5.40%、6.35%,验证了仿真结果的合理性。

利用恒星对天文观测系统光轴平行性检校

基于地基天文观测系统光轴平行性的校验需求,建立了一套高精度多光轴平行性检测系统。针对具有成像光谱仪的天文观测系统,将恒星作为点光源,利用天文跟踪系统完成对恒星星象及相应光谱数据的同步采集。在光谱维视场中,成像光谱仪不易准确地确定恒星的位置,该检测方案利用赤道仪控制系统和成像光谱仪狭缝视场的特点,对恒星目标进行一维扫描,将成像光谱仪接收到的恒星能量随着扫描位置进行拟合来确定光谱维视场中心,通过高斯拟合法来计算光学仪器之间光轴的平行性偏差。试验结果表明:测量结果不确定度为1.52",该检测系统结构简单,满足成像光谱仪和其它成像仪器野外高精度快速检测光轴一致性的要求。

一种多光谱多光轴准直系统的设计

为了实现快速、准确地校准机载多光谱光电跟踪设备中多光轴的一致性,设计一种基于卡塞格林式的光轴一致性校准系统。该系统使用卤素灯作为可见光光源,黑体作为红外光源,ZnS玻璃为基底的星点分划板提供无穷远目标,系统通光孔径为200mm,焦距为1 500mm,轴上点出射光平行性优于10″,满足多光谱多光轴的一致性检测中1′的要求。