光电系统光轴平行性检测方法研究

对目前常用的多光谱多传感器融合光电系统光轴一致性的几种检测方法进行了分析、研究和比较,提出了一种实用新方法。该方法主要利用上转换板将红外波段的激光转换为CCD可探测到的可见光波段的红光并对光斑进行延时,使普通CCD能够很容易地探测到单、低频窄脉冲激光的光斑,在经进一步处理后,即可检测到发射出的激光光斑的形心、质心、尺寸等参数,以及激光光轴与光学观瞄装置光轴的平行性。

靶场适用的光电经纬仪光轴平行性检测

针对可换负载式光电经纬仪更换成像探测组件后的光轴平行性检测,提出了一种靶场适用的光电经纬仪光轴平行性检测方法。该方法在正倒镜状态下拍摄方位标,结合经纬仪角度测量结果和方位标距离测量结果计算方位标十字丝中心在成像坐标系下的坐标,通过基于坐标变换推导的光轴平行性检测公式计算成像光轴相对理想照准光轴的偏差,从而实现对光轴平行性的检测。对该方法的检测精度进行了分析,结果表明成像系统投影中心坐标测量误差和距离测量误差对光轴平行性检测误差随着方位标距离增大而减小,当方位标距离为1 km、坐标测量误差为1 cm时,坐标测量误差和距离测量误差对平行性检测精度的影响约为0.01 mrad;当方位标距离足够远时,平行性检测精度与成像系统的角度测量误差相当,能够满足靶场使用需求。

精确校正激光测距仪三光轴平行的理论计算方法研究

利用光学系统中的偏心环(框)结构精确校正光轴平行,是激光测距仪准确可靠测量目标距离的重要保障。由于这种光轴校正训练难以在实物上开展,所以本文以激光测距仪瞄准物镜具有偏心物镜框、环这种常见的双偏心结构为例,研究了精确校正瞄准与激光发射两光轴平行的仿真模拟所需的理论计算公式。具体研究内容有:一是证明两光轴平行度误差量可以借助平行光管和黑相纸测量出来;二是在已知光轴平行度误差量和瞄准物镜焦距情况下,给出校正光轴平行时计算瞄准物镜主点径向位移量的公式;最后,结合实际操作情况(利用拨转偏心物镜框、环实现物镜主点径向移动),在已知光轴平行度误差量和校正前偏心物镜框、环最薄点位置情况下,研究出精确校正光轴平行所需的确定偏心物镜框、环最薄点新位置的理论计算公式。

大口径平行光管用于光轴平行度测量的实现

本文利用大口径平行光管,设计了一套光轴平行度检测系统。介绍了该系统的组成、工作原理,分析了提高系统检测精度的关键技术。

水平式激光发射系统光轴平行度误差分析

对于激光发射系统,激光轴与电视光轴的平行度是保证其指向精度的关键。相对于传统的光电经纬仪,该系统光轴平行度误差是一动态误差,变化规律较为复杂。为修正激光发射系统激光轴与电视光轴的平行度误差,建立了光轴平行度误差模型,由此掌握该系统光轴平行度误差的变化规律。在总结了影响光轴平行度的主要系统误差源的基础上,分析各项误差对光轴平行度的影响,利用矢量旋转与坐标变换,建立了激光轴经折返镜后在空间坐标系内的指向模型,由此得到两光轴平行度误差模型,通过电视跟踪系统测量两光轴平行度误差值,并采用最小二乘法拟合得到误差模型中各待定系数。实验结果表明:拟合后的光轴平行度达到2.6″,模型能够基本描述两光轴平行度误差的变化规律。

激光制导装置出射激光束散角和光轴平行性的简易检测方法

在激光末端制导武器系统中,出射激光的束散角和光轴平行性是决定照射精度的重要因素,需要经常性的检查和调整。采用棱镜透镜组合装置把出射激光束经发射通道聚焦成像,根据光斑半径测量束散角。根据光斑中心在瞄准通道中的相对位置确定光轴平行性。这种方法光路简单、装调方便,可以在野外环境下对照射性能快速检测和调整。改变装配结构后,同样适用于其它的末制导系统。

一种多光路光轴平行性检测系统

介绍一种用于检测多光路光电设备光轴平行性的测试系统,该系统采用准直平行光管提供无穷远目标,并融合了CCD图像采集处理和计算机技术,通过计算目标靶十字中心和激光光斑中心之间在CCD上的像素跨距,计算出红外、可见光以及激光三轴相互间的平行性误差,系统的计算误差小于5″。

强激光与红外光学系统光轴平行性检测方法的探讨

介绍3种可测量强激光发射光轴与红外光轴平行性的方法及每种方法的优缺点,重点研究了利用热靶进行波段转换来测量激光与红外光学系统光轴平行性的方法。该方法是将激光聚焦在热靶上,使热靶产生热量并发出红外光,红外光再经过准直进入被测设备的红外光学系统,从而测量出激光光轴与红外光轴的平行性。热靶材料的选择与激光透过率的确定尤为重要,该方法中选用酚醛树脂作为热靶材料,激光的透过率仅为0.5%。通过与远距离目标靶测量法进行比对实验,发现2种方法得到的测量结果一致,从而验证了这种方法的可行性与正确性。

基于CCD的激光测距机光轴平行性检测

提出了一种利用CCD器件检测激光测距机光轴平行性的方法,利用CCD和图像采集卡组成的图像采集系统对激光测距机瞄准系统十字分划像和发射的激光光斑进行采集,通过图像处理技术对采集到的图像进行处理,并确定激光光斑中心和十字分划中心坐标,即可获得激光测距机的光轴平行性误差。该方法能够实时、定量地检测光轴偏差,检测精度高,操作简单,有效地解决了传统方法只能定性地估算误差,人眼主观判断误差较大等问题。

CO2激光发射装置光轴平行度的快速检测方法

设计了一个装调检测辅助系统,可完成外场条件下CO_2激光发射装置光轴平行度的快速检测。介绍了辅助系统的工作原理和检测装调过程,对影响检测精度的误差因素进行了分析和计算,着重分析了由辅助系统的装调和结构变形引起的误差,检测精度为5.3″。与大口径平行光管检测法进行了对比,结果表明,相对误差不大于1″。

多光轴光学系统光轴平行度野外试验方法

基于激光测距的基本原理及激光能量分布情况 ,利用测距的方法进行对角度的测量 ,在野外全系统工作状态下 ,实现了多光轴系统平行度的测试 。

关于激光测距机光轴平行性校正方法的改进

对激光测距机传统的光轴校正方法进行了改进:通过光轴平行性偏差与偏心环(框)旋转角度之间的校正模型计算出偏心环(框)需要调整的角度值,利用光轴校正装置可实现激光测距机光轴的校正。校正方法可分为半自动校正和全自动校正两种方法:半自动校正方法采用在激光测距机双偏心结构上加刻度环,通过套筒旋转双偏心结构一定角度,实现对光轴进行调整;全自动校正方法采用步进电机带动双偏心结构旋转达到对光轴进行调整的目的。通过对某型激光测距机进行实验研究,实验结果表明,采用提出的方法进行光轴校正后光轴误差均在最大允许误差范围内(0.25 mrad),该值满足实际要求。

大尺度多光谱多光轴平行性检校系统

为对室内不拆装情况下大型或整车上的多谱段光电装备进行光轴平行性检校,设计了大尺度多光谱多光轴平行性检校系统。系统采用一个多光谱平行光管提供多个谱段的无限远目标,通过二维移动平台实现平行光管的室内大跨度移动。利用倾角传感器、双线阵CCD测量系统和姿态调整机构来恢复和保证平行光管移动前后的光轴平行性,实现室内分布在车体上不同轴距不同谱段光电装备的光轴平行性进行统一检校。系统设计方案和误差分析结果表明:该系统平行光管移动前后的光轴平行性总误差小于0.142mrad,在提高检校精度的同时还大大减小了光轴平行性检校的工作量;各分系统中倾角传感器和姿态调整机构误差对系统总误差贡献最大,通过选用更高精度的分系统还可进一步提高系统的总体精度,满足更高精度装备的光轴平行性检校要求。

激光与可见光系统光轴平行性检测

介绍了一种利用CCD器件测量激光测距系统与可见光系统光轴平行性的检测方法。通过精密调整CCD靶面中心与十字分划板中心的共轭关系,使两者同在光轴上,形成同一测量基准。测量时,被检仪器可见光系统视场中心对准十字分划板中心,激光测距机发出的激光束汇聚到CCD靶面上,通过测量激光光斑偏离靶面中心的量计算出光轴的平行性误差。简要介绍了激光光斑重心的算法,通过对光斑图像的预处理,提高重心的计算精度。最终通过实验验证了该方案的准确性,测量精度达到5″。

空间旋转多光轴平行性校准技术

空间旋转多光轴系统光轴平行性影响系统指向精度且校准难度高、耗时。基于空间旋转多光轴系统光轴校准原理,获得了校准理论模型;结合实验研究,建立了高精度光轴校准方案;以机械回转轴为基准,粗调准和精调准结合,以调整传感器安装面为粗调,借助双光楔实现光学量级的精校准;先校正可见光光轴与机械回转轴的平行性,再保证激光光轴与机械回转轴的平行性,最终保证可见光光轴与激光光轴的平行性。试验结果表明,该校准方案精度高,指标优于0.1mrad,可用于实际工程装调。

外场多光轴平行性测试的光学系统设计

针对外场条件下因大气环境影响导致多光轴平行性误差的问题,设计了一种可见光、1.06μm激光及8～12μm的长波红外多光轴平行性测试的光学系统,系统采用卡塞格林系统为共光路并以可见光为基准光轴。卡塞格林系统的主次镜均采用双曲面校正球差及慧差,添加校正透镜减小了轴外像差。设计结果表明,该光学系统成像质量达到了衍射极限,在大气环境中的光学性能满足要求,保证了外场多光轴平行性测试。

新型光轴平行度装调仪的设计与分析

为了实现某高能激光发射系统出厂后特别是外场使用时的快速装调,设计了一个光轴平行度装调仪。介绍了平行度装调过程、仪器的光学和机械结构设计,并建立了仪器的三维模型,对设计进行了干涉检查和优化。在此基础上,进行了有限元分析,校核机构的强度。本装调仪的优点是尺寸小、质量轻、便于携带、装调速度快,可以实现高能激光发射系统出厂后特别是外场使用时的快速装调。

多光轴光学系统光轴间平行性检测仪的研制

结合实际需要设计了一种精度高、便携性好,用于检测多光轴光学系统光轴间平行性的检测仪器。该仪器能够实现可见、红外与激光不同谱段任意两个光学成像系统间的光轴平行性检测。与同类其他仪器比较,该仪器的特点是光学系统结构均采用全反射设计,避免使用红外光学玻璃,在设计中减小和去除了影响仪器精度的一些因素,例如:去除了平面镜2个表面楔角α的影响。仪器的主体采用完全对称的结构和积木式的组装方式,保证了仪器经温度循环实验和振动试验后检测精度优于5″,满足使用要求。

脉冲激光测距机靶标调向光轴平行性检测方法研究

提出一种基于靶标调向装置的脉冲激光测距机光轴平行性检测方法。靶标十字分划中心分别与脉冲激光测距机白光瞄准光轴十字分划中心和激光发射光轴光斑中心对准,通过读取码盘数据计算光轴平行性误差。该方法操作简单,能够实时定量地检测光轴平行性误差,有效地提升了检测精度,实现了光轴平行性检测的数字化、自动化。

观瞄系统光轴平行性原位检测的光学系统设计

为了实现在车载观瞄系统原位不解体条件下快速、准确的性能检测,利用离轴反射式大口径平行光管搭建光学系统。基于TracePro实现对该光学系统光线追迹,对光斑质量和精度计算进行了研究。在分析离轴反射式平行光管性能和结构的基础上,设计了测试装置的光学系统;分析了该光学系统主要的误差来源及大小,结合误差合成理论计算其检测精度。结果表明：成像在该光学系统焦点处的光斑能量分布较为集中,距中心点0.6mm范围内的光斑能量占总能量的81.39%,该光学系统的检测精度能够达到2.9226″。满足了对车载观瞄系统光轴平行性原位检测时的精度要求,测试装置的架设、校准也较为容易。