一种二维转台折转光学调试组件及调试系统

1.本实用新型涉及二维转台光学装调技术，具体涉及一种二维转台折转光学调试组件及调试系统。


背景技术：

2.随着跟瞄光学系统在角度测量及激光通信领域的应用，各种形式的转台也得到了广泛应用。二维转台是整个系统的运动单元，对于转台内设折转光路的光学系统，折转光路从两轴中心孔通过，折轴镜的穿心精度直接影响光轴指向精度，因此，二维转台内部折转光学组件的高精度光学装调系统，对系统最终联调起着非常重要的作用。用于随悬臂式二维转台联动的折轴镜组件的调试系统，通常在转台侧卧的状态下，需要采用光学方法分别标定出两个轴系，通过两个自准直仪完成折轴镜组件对方位轴和俯仰轴的穿心工作。这种调试系统占用空间较大，操作复杂，而且调试精度不高，一般情况下角度误差为5
″
，穿心精度不大于0.03mm。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提出一种二维转台折转光学调试组件及调试系统，以解决现有二维转台折转光学组件在转台侧卧状态下的调试系统，存在占用空间较大、操作不方便且系统精度不高的技术问题。本实用新型调试系统在二维转台实际使用姿态下调试，占用空间小，结构简单，调试精度高。
4.为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：
5.一种二维转台折转光学调试组件，其特殊之处在于：包括装调平台、工装座5、放置在工装座5中心的光路折轴棱镜6以及俯仰轴标定工装4；
6.所述工装座5紧固在装调平台上，所述工装座5通过待调试二维转台的方位法兰与转台方位轴1连接；
7.所述俯仰轴标定工装4包括同轴固定在待调试二维转台的转台俯仰轴2俯仰法兰端面上的法兰连接框41、同轴套设在法兰连接框41内部的光学分划板镜框42、同轴设置在光学分划板镜框42上的光学分划板43、用于调整节光学分划板沿y轴或z轴旋转的倾斜调整旋钮44、以及用于调整光学分划板沿y轴或z轴移动的平移调整旋钮45；所述光学分划板43中心刻有十字叉丝。
8.进一步地，为了保证系统的调试精度，所述光学分划板43为平面反射玻璃，平面度优于0.02λ。
9.进一步地，所述倾斜调整旋钮44设置在光学分划板镜框42的端面；所述平移调整旋钮45设置在法兰连接框41外侧，操作方便。
10.进一步地，为了保证调试系统的精度，所述工装座5的下表面与上表面的平行度要求不大于0.03mm。
11.进一步地，所述待调试二维转台为悬臂式二维转台。
12.同时，本实用新型还提出一种二维转台折转光学调试系统，其特殊之处在于：包括上述二维转台折转光学调试组件、自准直仪7及二维调整支架；所述自准直仪7位于待调试二维转台的准直光路中；自准直仪7固定在二维调整支架上，可沿z轴和y轴方向精密移动，对自准直仪7在光路中的位置进行精密调整。
13.本实用新型的有益效果是：
14.1)本实用新型二维转台折转光学调试系统在二维转台实际使用姿态下调试，先使用俯仰轴标定工装标定出转台俯仰轴，然后采用自准直仪发出平行光，经过光路折轴棱镜、待调试转台折轴镜及光学分划板形成自准直光路系统，保证转台光学组件的空间姿态调整精度，该调试系统占用空间小，结构简单。
15.2)本实用新型二维转台折转光学调试组件中，俯仰轴标定工装的光学分划板的面型要求优于0.02λ，保证了转台俯仰轴的标定精度及转台折转光学组件的调试精度。
16.3)本实用新型二维转台折转光学调试组件中，通过调节倾斜调节旋钮和平移调节旋钮，调整光学分划板的倾斜和平移，以实现对二维转台俯仰轴系的精确标定，结构简单，操作方便。
17.4)本实用新型二维转台折转光学调试组件中，工装座5的下表面与上表面的平行度要求不大于0.03mm，保证了调试系统的精度。
附图说明
18.图1为本实用新型二维转台折转光学调试系统的结构示意图(未示出二维调整支架)；
19.图2为本实用新型二维转台折转光学调试系统的光路示意图。
20.附图标记说明：
[0021]1‑
转台方位轴，2
‑
转台俯仰轴，3
‑
转台折轴镜，4
‑
俯仰轴标定工装，41
‑
法兰连接框；42
‑
光学分划板镜框；43
‑
光学分划板；44
‑
倾斜调整旋钮；45
‑
平移调整旋钮，5
‑
工装座，6
‑
光路折轴棱镜，7
‑
自准直仪。
具体实施方式
[0022]
为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
[0023]
如图1所示，本实用新型二维转台折转光学调试系统包括折转光学调试组件及自准直仪7及二维调整支架(图1中为示出)。二维转台为悬臂式二维转台，包括转台方位轴1、转台俯仰轴2及转台折轴镜3。
[0024]
折转光学调试组件包括工装座5、放置在工装座5的中心的光路折轴棱镜6以及俯仰轴标定工装4。俯仰轴标定工装4包括法兰连接框41、光学分划板镜框42，以及光学分划板43。工装座5固定在装调平台上，工装座5通过二维转台的方位法兰与转台方位轴1连接，且工装座下表面(与平台连接面)与上表面(与转台方位轴法兰连接面)平行度要求不大于0.03mm；法兰连接框41同轴固定在转台俯仰轴2的俯仰法兰端面上，法兰连接框41内部同轴套设有光学分划板镜框42，在光学分划板镜框42上同轴设置光学分划板43。光学分划板43是一块面型优于0.02λ，并且中心刻有十字叉丝的平面反射玻璃。在光学分划板镜框42端面
设置有倾斜调整旋钮44，在法兰连接框41外侧设置有平移调整旋钮45，可调节光学分划板组件的倾斜及径向移动，即倾斜调整旋钮44可调节光学分划板43沿y轴或z轴旋转，平移调整旋钮45可调节光学分划板43沿y轴或z轴移动。
[0025]
自准直仪7固定在二维调整支架上，可沿图2光路中的z轴和y轴方向精密移动，对自准直仪7在光路中的位置进行精密调整。
[0026]
本实用新型调试系统调试时，只需要标定出转台俯仰轴2，将整个转台以使用状态固定在搭建好的自准直光路中，通过光路中的自准直仪7观察随转台方位轴1旋转时自准像及穿心像的晃动情况，通过自准像及穿心像的晃动大小及方向指导转台折轴镜3姿态的高精度调试。
[0027]
在转台俯仰轴2标定时，自准直仪7位于光学分划板43的光路上，通过调整光学分划板43的倾斜或平移，使自准直仪7发出的平行光经光学分划板43反射后，沿入射平行光返回。
[0028]
在转台折轴镜3调试时，自准直仪7位于光路折轴棱镜6、待调试转台折轴镜3以及光学分划板43的光路上，通过调整转台折轴镜3的空间姿态，使自准直仪7发出的平行光经光路折轴棱镜6反射到待调试转台折轴镜3上，再经转台折轴镜3反射到光学分划板43上，然后由光学分划板43返回的光束最终在自准直仪7中成像。
[0029]
采用本实用新型调试系统的具体调试步骤如下：
[0030]
1、俯仰轴光学标定
[0031]
步骤一：将自准直仪7放置在图1中转台俯仰轴2的右侧，调整二维调整支架，使自准直仪7位于光学分划板43的准直光路中。将自准直仪7调焦到无穷远，观察随转台俯仰轴2旋转时光学分划板43的自准像晃动情况，通过俯仰轴标定工装4的倾斜调节旋钮44，使自准像在自准直仪7中的晃动量达到最小。
[0032]
步骤二：将自准直仪7调焦到有限远距离，以能看到清晰的十字叉丝像为准，观察转台俯仰轴2旋转一周时的光学分划板43中心十字叉丝的画圆量，通过俯仰轴标定工装4的平移调节旋钮45，使十字叉丝在自准直仪7中的画圆量达到最小。
[0033]
步骤三：重复步骤一，保证自准像在自准直仪7中的晃动量达到最小。转台俯仰轴2光轴标定完成。
[0034]
2、自准直折转光路搭建及转台折轴镜调试
[0035]
步骤一：将自准直仪7放置在光路折轴棱镜6的右端，如图1所示，调整二维调整支架，使自准直仪7位于光路折轴棱镜6的准直光路中。
[0036]
步骤二：将自准直仪7调焦到无穷远，与光路折轴棱镜6的前表面自准直。安装转台折轴镜3，形成如图2所示自准直光路，a0为自准直仪7发出的平行光，a1为通过转台俯仰轴2光学分划板43返回的像。通过旋转或倾斜转台折轴镜3，在自准直仪7视场中找到自准像a1。
[0037]
步骤三：转台俯仰轴2固定不动，使转台方位轴1由如图1所示的0
°
旋转到180
°
，观察并记录自准直仪7内自准像的最大晃动量(δh,δv)。δh通过绕x轴旋转转台折轴镜3，δv通过绕y轴旋转转台折轴镜3，最终使自准像在转台方位轴1的0
°
到180
°
晃动量达到最小。
[0038]
步骤四：将自准直仪7与俯仰轴光学分划板43自准像对准，自准直仪7调焦到有限远距离，以能看到清晰的十字叉丝像为准，观察转台方位轴1由0
°
旋转到180
°
时俯仰轴标定工装4上的十字叉丝像。如果在转台方位轴1的两个角度状态下十字叉丝像没有重合，存在
(d
h
，d
v
)，d
h
代表两个轴系沿y轴的异面，无法用折轴镜补偿，一般应在设计范围之内，主要通过轴系加工来保证的；d
v
代表两个轴系存在穿心误差，可以通过转台折轴镜沿x轴或z轴平移d
v
/2的量来消除。
[0039]
步骤五：当穿心像调好后，重复步骤三，使自准像晃动量调到最小。
[0040]
采用本实用新型调试系统可以精确调试出随二维转台联动的折轴镜组件的空间姿态，使得内含折转光路的二维转台组装在光学系统中时，转台俯仰轴不会随着转台方位轴的旋转而发生变化，精度指标可达到：角度误差不大于2
″
，穿心精度不大于0.01mm。
[0041]
以上仅是对本实用新型的优选实施方式进行了描述，并非对本实用新型技术方案的限制，本领域技术人员在本实用新型主要技术构思的基础上所作的任何公知变形都属于本实用新型所要保护的技术范畴。