专利名称：道威棱镜反射面轴线与机械回转轴平行的调校方法
技术领域：
本发明属于光机装调领域，主要涉及一种光学部件调试方法，尤其涉及一种实现道威棱镜反射面轴线与机械回转轴平行的调校方法。
背景技术：
周视光电观瞄系统，通过旋转头部反射镜组件可实现观察者对外界目标的搜索、观察、瞄准和跟踪。但由于周视光电观瞄系统在使用过程中观察视场随方位回转，观察像也随之旋转，产生观察成像与实际目标不一致的现象。为了消除这一现象，一般在系统的光路中增加一个消像旋棱镜，使像产生反向转动从而消除这种影响。常用道威棱镜作为平行光路中的消像旋棱镜。在使用中，要求道威棱镜反射面轴线与机械回转轴平行。但是在道威棱镜装调时两轴之间往往会产生平行性误差，该误差经过周视光电观瞄系统目镜放大后，使得系统的最终成像产生跳动，误差越大，像跳越大，对于观测和瞄准都带来了很大的影响。因此，要求在道威棱镜的装配中，尽量将其反射面轴线与机械回转轴的平行性误差控制在非常小的范围内(一般小于30")。此外，在道威棱镜的装配中，由于装配应力过大，也会导致其成像质量下降，而道威棱镜的成像质量是影响射手观测质量的重要因素，成像质量不好会使观测目标发生扭曲形变，严重影响观测效果。为此，能否在装配中保证道威棱镜反射面轴线与机械回转轴的平行性以及其成像质量，是道威棱镜装配中的一个难题。中国专利2010206871979.0公开了一种实现道威棱镜反射面轴线与机械回转轴平行的系统。该系统将道威棱镜组件安装在车床上，并调整道威棱镜的反射面轴线与车床的旋转轴同轴，然后对道威棱镜的安装座进行车削，即达到道威棱镜组件旋转轴与车床旋转轴同轴，从而实现道威棱镜反射面轴线与机械回转轴平行。该方法由于要对道威棱镜安装座进行车削，如果保护不当，道威棱镜镜体存在损伤的风险；并且在车削过程中无法监测道威棱镜镜体形变，影响最终的成像质量。
发明内容
本发明要解决的是，针对道威棱镜反射面轴线与机械回转轴平行调整精度低、过程复杂而且容易使道威棱镜发生变形的问题，提供了一种有效实现道威棱镜反射面轴线与机械回转轴平行的调校方法。为解决上述技术问题，本发明提供的调校方法包括以下步骤:第一步，将未安装道威棱镜的道威棱镜组件即准道威棱镜组件放置在已调水平的可调平台上，反射镜固定在准道威棱镜组件的入射端，发射源经纬仪正对准道威棱镜组件的入射端放置，接收源经纬仪正对准道威棱镜组件的出射端放置；所述道威棱镜组件包括道威棱镜、镜框、两个轴承、镜座、八个螺钉和八个压块；所述镜框为长度方向开有方形通孔的圆柱体，在圆柱体的每个内侧面的长轴上开有垂直于长度方向的第一半圆形凹槽和第 二半圆形凹槽，四个第一半圆形凹槽分布在圆柱体的一个圆周上，四个第二半圆形凹槽分布在圆柱体的另一个圆周上，每个半圆形凹槽中心开有与镜框外表面相通的螺纹孔；所述镜座为带有平面底座的筒状体且圆弧顶面上带有两个调节孔且两调节孔的孔距与第一半圆形凹槽和第二半圆形凹槽的距离相对应，所述镜框的两端分别通过所述轴承固连在所述镜座的内孔中；所述压块为月牙板状且八个压块一一对应放置在镜框的八个半圆形凹槽中，所述道威棱镜位于所述镜框的方形通孔中，道威棱镜的光线入射面和光线出射面分别位于镜框的两个端口处，所述八个螺钉对应拧入所述螺纹孔中并通过抵压八个压块而将道威棱镜夹紧；第二步，将所述发射源经纬仪调焦至无穷远，转动准道威棱镜组件，在发射源经纬仪的分划板上出现经反射镜反射且作圆周运动的发射源经纬仪分划线的自准像时，通过发射源经纬仪的目镜观察该自准像的运动圆心是否与发射源经纬仪分划板的中心重合，若不重合，则调节发射源经纬仪的方位手轮及俯仰手轮，直至自准像的运动圆心与发射源经纬仪分划板的中心重合；第三步，调节接收源经纬仪的方位手轮及俯仰手轮，在接收源经纬仪分划板上出现发射源经纬仪的十字分划像时，将接收源经纬仪调焦至发射源经纬仪的十字分划板上，通过接收源经纬仪的目镜观察发射源经纬仪的十字分划像是否与接收源经纬仪的十字分划中心重合，若不重合，则调节接收源经纬仪的方位手轮及俯仰手轮，直至发射源经纬仪的十字分划像成在接收源经纬仪的十字分划中心；第四步，从准道威棱镜组件上取下反射镜，将道威棱镜装配到准道威棱镜组件后，转动道威棱镜组件，在接收源经纬仪的分划板上出现发射源经纬仪分划线经道威棱镜的反射面反射后且作圆周运动的分划像，通过接收源经纬仪的目镜观察该分划像运动轨迹的直径是否超出允差范围并同时观察该分划像的像质，若分划像运动轨迹的直径超出允差范围或者分划像不清晰，则对称调节所述八个螺钉，直至该分划像圆周轨迹的直径满足允差要求且像质满足清晰透亮无拖尾的要求； 第五步，在所述道威棱镜与所述道威棱镜框之间的周边间隙内灌胶固化。本发明的有益效果体现在以下几个方面:(一)本发明利用道威棱镜光轴、道威棱镜组件机械回转轴以及发射源经纬仪出射光的光轴等价关系，架设调校装置，避免了现有调校技术中道威棱镜在车削过程保护不当而造成损坏镜体的风险。(二)本发明在道威棱镜组件的机械回转机构上设置调整环节，通过对称调整机械回转机构上的调节块，使得道威棱镜反射面轴线与机械回转轴夹角位置可调，可将其反射面轴线与机械回转轴的平行性误差控制在非常小的范围内(一般小于30");在调整过程中，同时可通过接收源经纬仪观测接收到的像，检查道威棱镜成像质量，如不满足要求可立刻调整，避免了道威棱镜在车床加工调校时发生形变不可调整的问题，大大缩短了装配周期。(三)在发明中，道威棱镜镜体四周用八个压块固定，并在棱镜调校完毕后在镜体与镜框之间的缝隙灌胶固化。此种结构固定牢靠，可承载水平方向、垂直方向30g加速度的冲击，75Hz的频率振动。可广泛应用于通光口径较大的道威棱镜调校。
图1是实现本发明调校方法的测试系统组成示意图。
图2是本发明中道威棱镜组件的装配示意图。图3是图2的左视图。
具体实施例方式下面结合附图及优选实例对本发明作进一步的详述。本发明优选实施例提供的调校方法包括以下步骤:第一步，按照图1所示架设调校装置。首先将合像水平仪放置于可调平台I上，通过调节可调平台I底座5上的旋钮，使合像水平仪的水泡居中；将反射镜6固定在未装道威棱镜的道威棱镜组件(即准道威棱镜)的入射端，将发射源经纬仪3正对准道威棱镜组件的入射端放置，将接收源经纬仪4正对准道威棱镜组件的出射端放置。
可调平台I为二维可调平台，可进行轴向及径向两个方向的角度调节。发射源经纬仪3和接收源经纬仪4均由北京博飞生产的型号为TDJ2Z经纬仪。反射镜6为平面反射镜。如图2和图3所示，道威棱镜组件2包括道威棱镜2-1、镜框2-2、两个轴承2-3、镜座2-4、八个螺钉2-5和八个压块2-6。镜框2-2为长度方向开有方形通孔的圆柱体，圆柱体的两端带有轴肩，在圆柱体的每个内侧面的长轴上开有第一半圆形凹槽和第二半圆形凹槽，四个第一半圆形凹槽分布在圆柱体的一个圆周上，四个第二半圆形凹槽分布在另一个圆周上，每个半圆形凹槽中心开有与镜框2-2外表面相通的螺纹孔。轴承2-3为深沟球轴承。镜座2-4为带有平面底座的筒状体且圆弧顶面上带有两个调节孔且两调节孔的孔距与第一半圆形凹槽和第二半圆形凹槽的距离相对应。镜框2-2通过两个轴承2-3固连在镜座2-4的内孔中，且轴承2-3的外端面与镜框2-2和镜座2-4的端面平齐，轴承2_3的内端面定位在镜框2-2的轴肩，由此形成了准道威棱镜组件。而镜框2-2、轴承2-3和镜座2-4则构成了道威棱镜组件2的回转轴系。压块2-6为金属月牙板。八个压块2-6——对应放置在镜框2_2的八个半圆形凹槽中，道威棱镜2-1位于镜框2-2的方形通孔中,其光线入射面和光线出射面位于镜框2-2的两个端口处，八个螺钉对应拧入镜框2-2的螺纹孔中并抵住八个压块2-6将道威棱镜2-1夹紧；此时，道威棱镜2-1与准道威棱镜组件一起构成了完整的道威棱镜组件2。第二步，调节发射源经纬仪3焦距至无穷远，转动准道威棱镜组件，在发射源经纬仪3的分划板上出现经反射镜反射且作圆周运动的发射源经纬仪3分划线的自准像时，通过发射源经纬仪3的目镜观察该自准像的运动圆心是否与发射源经纬仪3分划板的中心重合，若不重合，则调节发射源经纬仪3的方位手轮及俯仰手轮，直至自准像的运动圆心与分划板的中心重合，此时，发射源经纬仪3光轴与准道威棱镜组件的机械回转轴平行。在发射源经纬仪3光轴与准道威棱镜组件的机械回转轴重合且反射镜6与发射源经纬仪3光轴垂直的理想状态下，发射源经纬仪3分划线经反射镜6的自准像应与发射源经纬仪3的分划中心重合，但由于加工误差及安装误差的影响，反射镜6固定在准道威棱镜组件的入射端时不与准道威棱镜组件的机械回转轴垂直，因此，发射源经纬仪3分划线经反射镜6反射的自准像将随着反射镜6的转动而作圆周运动，若该圆周运动的圆心不与发射源经纬仪3的分划中心重合，说明发射源经纬仪3的光轴与准道威棱镜组件的机械回转轴不平行。第三步，调节接收源经纬仪4的方位手轮及俯仰手轮，在接收源经纬仪4分划板上出现发射源经纬仪3的十字分划像时，将接收源经纬仪4调焦至发射源经纬仪3的十字分划板上，通过接收源经纬仪4的目镜观察发射源经纬仪3的十字分划像是否与接收源经纬仪4的十字分划中心重合。若不重合，则调节接收源经纬仪4的方位手轮及俯仰手轮，直至发射源经纬仪3的十字分划像成在接收源经纬仪4的十字分划中心。此时，发射源经纬仪3与接收源经纬仪4同光轴。第四步，从准道威棱镜组件上取下反射镜6，将道威棱镜2-1按图2所示装配到准道威棱镜组件中，形成完整的道威棱镜组件2 ;转动道威棱镜组件2，在接收源经纬仪4的分划板上出现发射源经纬仪3分划线经道威棱镜2-1的反射面反射后且作圆周运动的分划像，通过接收源经纬仪4的目镜观察该分划像运动轨迹的直径是否超出允差范围并同时要观察分划像的像质，若分划像运动轨迹的直径超出允差范围或者分划像不清晰，则对称调节八个螺钉2-5，直至该分划像圆周轨迹的直径满足允差要求且像质满足清晰透亮无拖尾的要求。此时道威棱镜2-1的反射面轴线与道威棱镜组件2的机械回转轴平行。调整位于道威棱镜2-1反射面上下两组四个螺钉2-5，可改变道威棱镜2-1在俯仰方向上的偏移并使道威棱镜2-1的反射面轴线在俯仰方向与道威棱镜组件2的机械回转轴平行；调整位于道威棱镜2-1水平方向上的两组四个螺钉2-5，可改变道威棱镜2-1反射面轴线在水平方向与道威棱镜组件2的机械回转轴平行，最终使道威棱镜2-1的反射面轴线与道威棱镜组件2的机械回转轴平行。道威棱镜2-1在镜框2-2内的左右、高低位移变化是通过松紧螺钉2-5调整压块2-6实现的。螺钉2-5上紧前，道威棱镜2-1四周无挤压，道威棱镜的像质无影响，在通过螺钉2-5调整道威棱镜2- 1后，其反射面轴线与机械回转轴平行，道威棱镜2-1四周受到压块2-6挤压，道威棱镜像质有变化，用接收源经纬仪4目镜观察道威棱镜像质是否满足调试后要求。第五步，在道威棱镜2-1与道威棱镜框2-2之间的周边间隙2-7内灌704硅橡胶固化，从而有效实现了道威棱镜2-1反射面轴线与其机械回转轴的平行度要求。
权利要求
1.一种道威棱镜反射面轴线与机械回转轴平行的调校方法，其特征在于，该方法包括以下步骤: 第一步，将未安装道威棱镜(2-1)的道威棱镜组件(2)即准道威棱镜组件放置在已调水平的可调平台(I)上，反射镜(6)固定在准道威棱镜组件(2)的入射端，发射源经纬仪(3)正对准道威棱镜组件(2)的入射端放置，接收源经纬仪(4 )正对准道威棱镜组件的出射端放置； 所述道威棱镜组件(2)包括道威棱镜(2-1)、镜框(2-2)、两个轴承(2-3)、镜座(2-4)、八个螺钉(2-5)和八个压块(2-6);所述镜框(2-2)为长度方向开有方形通孔的圆柱体，在圆柱体的每个内侧面的长轴上开有垂直于长度方向的第一半圆形凹槽和第二半圆形凹槽，四个第一半圆形凹槽分布在圆柱体的一个圆周上，四个第二半圆形凹槽分布在圆柱体的另一个圆周上，每个半圆形凹槽中心开有与镜框(2-2)外表面相通的螺纹孔；所述镜座(2-4)为带有平面底座的筒状体且圆弧顶面上带有两个调节孔且两调节孔的孔距与第一半圆形凹槽和第二半圆形凹槽的距离相对应，所述镜框(2-2)的两端分别通过所述轴承(2-3)固连在所述镜座(2-4)的内孔中；所述压块(2-6)为月牙板状且八个压块(2-6) —一对应放置在镜框(2-2 )的八个半圆形凹槽中，所述道威棱镜(2-1)位于所述镜框(2-2 )的方形通孔中，道威棱镜(2-1)的光线入射面和光线出射面分别位于镜框(2-2)的两个端口处，所述八个螺钉对应拧入所述螺纹孔中并通过抵压八个压块(2-6)而将道威棱镜(2-1)夹紧； 第二步，将所述发射源经纬仪(3)调焦至无穷远，转动准道威棱镜组件，在发射源经纬仪(3)的分划板上出现经反射镜(6)反射且作圆周运动的发射源经纬仪(3)分划线的自准像时，通过发射源经纬仪(3)的目镜观察该自准像的运动圆心是否与发射源经纬仪(3)分划板的中心重合，若不重合，则调节发射源经纬仪(3)的方位手轮及俯仰手轮，直至自准像的运动圆心与发射源经纬仪(3)分划板的中心重合；第三步，调节接收源经纬仪(4)的方位手轮及俯仰手轮，在接收源经纬仪(4)分划板上出现发射源经纬仪(3)的十字分划像时，将接收源经纬仪(4)调焦至发射源经纬仪(3)的十字分划板上，通过接收源经纬仪(4)的目镜观察发射源经纬仪(3)的十字分划像是否与接收源经纬仪(4 )的十字分划中心重合，若不重合，则调节接收源经纬仪(4)的方位手轮及俯仰手轮，直至发射源经纬仪(3)的十字分划像成在接收源经纬仪(4 )的十字分划中心；第四步，从准道威棱镜组件上取下反射镜(6)，将道威棱镜(2-1)装配到准道威棱镜组件后，转动道威棱镜组件(2)，在接收源经纬仪4的分划板上出现发射源经纬仪(3)分划线经道威棱镜(2-1)的反射面反射后且作圆周运动的分划像，通过接收源经纬仪(4)的目镜观察该分划像运动轨迹的直径是否超出允差范围并同时观察该分划像的像质，若分划像运动轨迹的直径超出允差范围或者分划像不清晰，则对称调节所述八个螺钉(2-5)，直至该分划像圆周轨迹的直径满足允差要求且像质满足清晰透亮无拖尾的要求； 第五步，在所述道威棱镜(2-1)与所述道威棱镜框(2-2)之间的周边间隙(2-7)内灌胶固化。
全文摘要
本发明公开了一种道威棱镜反射面轴线与机械回转轴平行的调校方法，该方法首先调节发射源经纬仪，使其与道威棱镜组件的机械回转轴平行；其次调节接收源经纬仪，使其与发射源经纬仪同光轴；最后通过调节道威棱镜组件上起固定道威棱镜作用的八个螺钉，使道威棱镜反射面的轴线与其机械回转轴线平行。本发明具有调试仪器结构简单、架设方便、调整过程简便、可操作性强的特点，为产品的装配节省了大量的时间，提高了操作者的工作效率，可广泛用于道威棱镜反射面光轴与机械回转轴平行的调校。
文档编号G02B7/18GK103217776SQ201310111618
公开日2013年7月24日 申请日期2013年4月1日 优先权日2013年4月1日
发明者赵玮, 姜峰, 张锦亮, 曾波, 陈科社, 崔晓岚, 胥睿刚, 赵瑱, 王奇, 赵红军, 张向明 申请人:西安应用光学研究所