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。

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。

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。

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。

1.25m口径宽波段测试设备设计

多光轴一致性是衡量多光轴系统性能的一项重要技术指标。在研制某多光轴光测设备中,为提高测试精度,需要研制一台以口径1.25m,焦距15000mm的平行光管为主体的检测设备。对检测系统的组成和原理做了简单介绍;针对设计要求,提出了侧面柔性钢带支撑和杠杆平衡重锤的组合浮动支撑方式来解决主镜受重力影响而带来的面形问题;对支撑点个数,位置及重锤重量等参数进行优化,以达到最优的面形精度;确定了次镜室及三翼梁的结构;设计焦面水冷方案抑制辐射杂散光;利用接触非线性方法对主镜在重力作用对的面形精度进行了分析拟合结果为11.19nm(λ/56);最后,利用4D动态干涉仪对已完成的平行光管进行检测,其系统面形精度RMS达到了35.05nm(λ/18),实验结果表明,反射镜支撑结构以及整个系统的设计均达到了设计要求。