一种多波长多光轴平行度检测装置及检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及光学检测技术领域，特别是设及光电测量系统的多波长多光轴平行度 检测装置及检测方法。
【背景技术】
[0002] 随着光电技术的发展，集目标探测、跟踪扫描和激光测距为一体的光电检测系统 在大尺寸工业测量领域中得到了广泛的应用，如激光测距机，光电经缔仪、激光跟踪仪等 等。
[0003] 飞秒激光跟踪仪的工作原理:首先在目标点上安置一个反射器，其目的是将入射 的激光光束按原路返回；然后将跟踪仪发出的激光光束瞄准目标反射器中屯、，当目标带着 反射器一起移动时，跟踪仪发出的激光光束始终对准目标反射器中屯、，保持实时跟踪;此 时，返回的光束被检测系统所接收，用来实时测算目标的空间坐标，从而确定目标的空间位 置。
[0004] 飞秒激光跟踪仪的出射光束由（633nm)跟踪光束和（1560nm)飞秒测距光束两部分 组成。为了保证仪器的测量和指向精度，首先要保证的是运两光束之间的平行度。由于受到 加工条件的限制，仪器组装后，其多个波长多光轴间平行性很难达到较高的精度，因此，需 要在系统设计、装调过程中进行精确的检测和调试，使各光轴间的平行性误差控制在测量 精度允许的范围内，从而对目标进行局灵敏度换测。
[000引然而，由于飞秒光束的引入使得仪器中增加了（ 1560nm)短波红外光束，而 (1560nm)短波红外光束则是不可见光，运对仪器的装调和检测来了很大的难度，尤其是多 光轴之间的平行度问题更是受到了巨大的挑战。
【发明内容】
[0006] 有鉴于此，本发明的目的在于提出一种多波长多光轴平行度检测装置及检测方 法，用于飞秒激光跟踪仪的多波长多光轴平行度检测，W便提高仪器的测量精度。
[0007] 本发明提供的多波长多光轴平行度检测装置包括第一离轴抛物面反射镜、第一平 面反射镜、第一分色镜、第一衰减片、第二平面反射镜、第Ξ平面反射镜、第一倍频晶体、第 二分色镜和可见光电探测器，
[0008] 所述第一离轴抛物面反射镜用于将光束反射至所述第一平面反射镜，所述第一平 面反射镜用于将光束反射至第一分色镜，所述第一分色镜用于将短波长光束反射至第一衰 减片，所述第二平面反射镜用于将衰减后的短波长光束反射至第二分色镜，所述第二分色 镜用于将短波长光束反射至可见光电探测器；
[0009] 同时，所述第一分色镜还用于将长波长光束透射至第Ξ平面反射镜，所述第Ξ平 面反射镜用于将长波长光束反射至第一倍频晶体，所述第一倍频晶体用于将长波长光束变 成短波长光束，第二分色镜用于将短波长光束透射至可见光电探测器。
[0010] 在本发明的一些实施例中，所述可见光电探测器位于第一离轴抛物面反射镜的焦 平面处，用于探测光束的会聚光斑。
[0011] 在本发明的一些实施例中，还包括角反射器、分光镜、十字分划板、第二离轴抛物 面反射镜W及短波长光束与长波长光束的混合光源，
[0012] 所述十字分划板位于第一离轴抛物面反射镜和第二离轴抛物面反射镜的共同焦 平面处，所述第二离轴抛物面反射镜用于将光束会聚到十字分划板上，所述十字分划板用 于将光束透射至分光镜，所述分光镜用于将光束依次反射至第一平面反射镜、第一离轴抛 物面反射镜、角反射器，所述角反射器用于将入射光束反射至第一离轴抛物面反射镜。
[0013] 在本发明的一些实施例中，所述多波长多光轴平行度检测装置还包括自准直仪， 所述自准直仪用于探测十字分划板的十字丝，通过十字分划板上的十字丝与自准直仪的十 字丝重合来标定混合光源的位置。
[0014] 在本发明的一些实施例中，所述混合光源由长波长激光器和短波长激光器组成， 所述混合光源中的短波长光束与长波长光束的出射光束平行。
[0015] 在本发明的一些实施例中，所述检测装置还包括用于标定混合光源中的短波长光 束与长波长光束的出射光束平行度的光源标定装置，该光源标定装置包括第二倍频晶体、 第二衰减片和第Ξ离轴抛物面反射镜，所述可见光电探测器位于第Ξ离轴抛物面反射镜的 焦平面处，所述第二倍频晶体用于将长波长光束变成短波长光束，并出射至第Ξ离轴抛物 面反射镜，所述第二衰减片用于减小短波长光束的光功率，并将光束出射至第Ξ离轴抛物 面反射镜，所述第Ξ离轴抛物面反射镜用于将光束反射至可见光电探测器。
[0016] 本发明还提供一种采用上述多波长多光轴平行度检测装置进行的检测方法，包括 W下步骤：
[0017] 飞秒激光跟踪仪发出的两束激光光束首先经第一离轴抛物面反射镜和第一平面 反射镜后入射到达第一分色镜上;所述第一分色镜将两束激光光束分为两个方向，其中短 波长光束经第一分色镜反射后，分别通过第一衰减片、第二平面反射镜和第二分色镜后到 达可见光电探测器上;而长波长光束经第一分色镜透射后，通过第Ξ平面反射镜、第一倍频 晶体和第二分色镜后到达可见光电探测器上；
[0018] 根据直角坐标系中两点的位置关系，计算长波光束相对短波光束的夹角Θ为：
[0019]
[0020] 其中，f为第一离轴抛物面反射镜的焦距；
[0021] x〇，y〇为长波长光束平行于短波长光束时，会聚光斑在可见光电探测器上的坐标位 置；
[0022] xi，yi为长波长光束不平行于短波长光束时，会聚光斑在可见光电探测器上的坐标 位置；
[0023] d为所述两个坐标位置的相对距离。
[0024] 在本发明的一些实施例中，所述检测方法还包括：
[0025] W自准直仪为基准标定混合光源的位置，将自准直仪放置在该检测装置的前端， 并对准第一离轴抛物面反射镜，打开混合光源中的短波长激光光源，则短波长光束经第二 离轴抛物面反射镜后聚焦到十字分划板上；由十字分划板透射的短波长光束经分光镜、第 一平面反射镜和第一离轴抛物面反射镜反射后入射到自准直仪上;调节混合光源的位置姿 态，使十字分划板上的十字丝与自准直仪的十字丝重合；
[0026] 标定可见光电探测器的位置，去掉自准直仪，在自准直仪的位置放置角反射器，由 角反射器返回的短波长光束经过第一离轴抛物面反射镜，第一平面反射镜后入射到分光镜 上；由分光镜透射的部分短波长光束经过第一分色镜反射后、入射到第一衰减片上，通过第 一衰减片后的短波长光束经第二平面反射镜、第二分色镜后入射到可见光电探测器上，调 节可见光电探测器的位置，直至观察到清晰的十字丝；
[0027] 标定长波长光束的像面位置，打开混合光源中长波长激光器光源，调节第二平面 反射镜和第二分色镜的位置，直至观察到清晰的十字丝。
[0028] 在本发明的一些实施例中，所述检测方法还包括混合光源中的短波与长波的出射 光束平行度标定：
[0029] 打开混合光源，其中短波长光束经第二衰减片衰减、第Ξ离轴抛物面反射镜后聚 焦到可见光电探测器上，而波长光束先经第二倍频晶体转换成短波长的光束后