一种大气透射仪光轴对准系统的制作方法

1.本实用新型涉及光测量技术领域，更具体地说，涉及一种大气透射仪光轴对准系统。


背景技术：

2.在航空气象领域，跑到视程(runway visual range，简称rvr)是机场运行的主要依据指标，是国际民航公约规定的必测指标。
3.由于大气透射仪可以直接测量一段大气样本的光衰减，其作为跑到视程系统中的能见度测量设备，在测量的准确度上具有其他机制能见度测量设备不可比拟的优势。
4.大气透射仪可以直接测量空间两点之间的大气透射率来评估平均消光系数，为了保证测量精度，其发射端和接收端需要完全对准，其发射端用于出射光源，接收端用于接收光源。
5.但是，目前大气透射仪的发射端和接收端的对准工作主要是采用人工对准的，其对准精度较低，且不具备自动校准功能。


技术实现要素：

6.有鉴于此，为解决上述问题，本实用新型提供一种大气透射仪光轴对准系统，技术方案如下：
7.一种大气透射仪光轴对准系统，所述大气透射仪光轴对准系统包括：具有对称结构的发射端和接收端；
8.设置在所述发射端的第一光轴，以及设置在所述接收端的第二光轴；
9.与所述第一光轴固定连接的第一相机镜头，所述第一相机镜头的轴向与所述第一光轴平行；所述第一相机镜头用于对所述接收端进行拍摄获得第一拍摄图片；
10.与所述第二光轴固定连接的第二相机镜头，所述第二相机镜头的轴向与所述第二光轴平行；所述第二相机镜头用于对所述发射端进行拍摄获得第二拍摄图片；
11.驱动器，所述驱动器用于控制所述第一光轴和所述第二光轴进行位置移动；
12.处理器，所述处理器用于依据所述第一拍摄图片，获取第二相机镜头的中心位置坐标，且控制所述驱动器带动所述第一光轴进行位置移动，以带动所述第一相机镜头进行位置移动，以使所述第二相机镜头的中心位置坐标与目标中心位置坐标重合；
13.或，
14.所述处理器用于依据所述第二拍摄图片，获取第一相机镜头的中心位置坐标，且控制所述驱动器带动所述第二光轴进行位置移动，以带动所述第二相机镜头进行位置移动，以使所述第一相机镜头的中心位置坐标与目标中心位置坐标重合；
15.其中，所述目标中心位置坐标表征实验阶段所述第一光轴和所述第二光轴重合时，所述第一相机镜头的中心位置坐标或所述第二相机镜头的中心位置坐标。
16.可选的，在上述大气透射仪光轴对准系统中，当所述第二相机镜头的中心位置坐
标与目标中心位置坐标重合后，
17.所述处理器还用于控制所述驱动器带动所述第一光轴进行十字扫描，直至所述接收端接收的光强处于最大值，获取当前所述第二相机镜头的中心位置坐标，作为实际目标中心位置坐标；
18.或，
19.当所述第一相机镜头的中心位置坐标与目标中心位置坐标重合后，
20.所述处理器还用于控制所述驱动器带动所述第二光轴进行十字扫描，直至所述接收端接收的光强处于最大值，获取当前所述第一相机镜头的中心位置坐标，作为实际目标中心位置坐标。
21.可选的，在上述大气透射仪光轴对准系统中，所述处理器还用于判断所述第一相机镜头的中心位置坐标是否偏离所述实际目标中心位置坐标；若是，则控制所述驱动器带动所述第二光轴进行位置移动，以带动所述第二相机镜头进行位置移动，以使所述第一相机镜头的中心位置坐标与所述实际目标中心位置坐标重合；
22.或，
23.所述处理器还用于判断所述第二相机镜头的中心位置坐标是否偏离所述实际目标中心位置坐标；若是，则控制所述驱动器带动所述第一光轴进行位置移动，以带动所述第一相机镜头进行位置移动，以使所述第二相机镜头的中心位置坐标与所述实际目标中心位置坐标重合。
24.可选的，在上述大气透射仪光轴对准系统中，所述第一相机镜头上设置有多个标志物；
25.其中，任意一个所述标志物与所述第一相机镜头中心的间距相等，且相邻两个所述标志物与所述第一相机镜头中心连线的角度相同。
26.可选的，在上述大气透射仪光轴对准系统中，所述标志物为红外led发射器。
27.可选的，在上述大气透射仪光轴对准系统中，所述大气透射仪光轴对准系统还包括：
28.设置在所述标志物上的滤光片。
29.可选的，在上述大气透射仪光轴对准系统中，所述第二相机镜头上设置有多个标志物；
30.其中，任意一个所述标志物与所述第二相机镜头中心的间距相等，且相邻两个所述标志物与所述第二相机镜头中心连线的角度相同。
31.可选的，在上述大气透射仪光轴对准系统中，所述标志物为红外led发射器。
32.可选的，在上述大气透射仪光轴对准系统中，所述大气透射仪光轴对准系统还包括：
33.设置在所述标志物上的滤光片。
34.可选的，在上述大气透射仪光轴对准系统中，所述第一相机镜头和所述第二相机镜头的参数相同。
35.相较于现有技术，本实用新型实现的有益效果为：
36.该大气透射仪光轴对准系统通过在发射端和接收端分别设置相机镜头和光轴，二者互相将相对的相机镜头作为标志物，利用其中心位置，对光轴进行校准，也就是说，采用
摄影测量的技术，通过图像可以直观的快速的完成发射端和接收端的对准，并且对准精度较高，解决了远距离高精度对准的问题。
附图说明
37.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
38.图1为本实用新型实施例提供的一种大气透射仪光轴对准系统中发射端或接收端的部分结构示意图；
39.图2为本实用新型实施例提供的一种大气透射仪光轴对准系统中发射端的结构示意图；
40.图3为本实用新型实施例提供的一种大气透射仪光轴对准系统中接收端的结构示意图；
41.图4为本实用新型实施例提供的一种光强和驱动器机械坐标的示意图；
42.图5为本实用新型实施例提供的一种第一相机镜头的示意图；
43.图6为本实用新型实施例提供的一种第二相机镜头的示意图；
44.图7为本实用新型实施例提供的一种标志物拍摄图像示意图；
45.图8为本实用新型实施例提供的一种标志物拍摄图像拟合图形示意图。
具体实施方式
46.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
47.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
48.参考图1，图1为本实用新型实施例提供的一种大气透射仪光轴对准系统中发射端或接收端的部分结构示意图。
49.大气透射仪光轴对准系统中发射端和接收端中光轴和相机镜头，是完全对称的。在发射端，光源位于光轴上；在接收端，光敏二极管探测器位于光轴上。
50.参考图2，图2为本实用新型实施例提供的一种大气透射仪光轴对准系统中发射端的结构示意图。
51.参考图3，图3为本实用新型实施例提供的一种大气透射仪光轴对准系统中接收端的结构示意图。
52.所述大气透射仪光轴对准系统包括：具有对称结构的发射端和接收端；
53.设置在所述发射端的第一光轴11，以及设置在所述接收端的第二光轴13；
54.与所述第一光轴11固定连接的第一相机镜头12，所述第一相机镜头12 的轴向与所述第一光轴11平行；所述第一相机镜头12用于对所述接收端进行拍摄获得第一拍摄图
片；
55.与所述第二光轴13固定连接的第二相机镜头14，所述第二相机镜头14 的轴向与所述第二光轴13平行；所述第二相机镜头14用于对所述发射端进行拍摄获得第二拍摄图片；
56.驱动器，所述驱动器用于控制所述第一光轴11和所述第二光轴13进行位置移动；
57.处理器，所述处理器用于依据所述第一拍摄图片，获取第二相机镜头14 的中心位置坐标，且控制所述驱动器带动所述第一光轴11进行位置移动，以带动所述第一相机镜头12进行位置移动，以使所述第二相机镜头14的中心位置坐标与目标中心位置坐标重合；
58.或，
59.所述处理器用于依据所述第二拍摄图片，获取第一相机镜头12的中心位置坐标，且控制所述驱动器带动所述第二光轴13进行位置移动，以带动所述第二相机镜头14进行位置移动，以使所述第一相机镜头12的中心位置坐标与目标中心位置坐标重合；
60.其中，所述目标中心位置坐标表征实验阶段所述第一光轴11和所述第二光轴13重合时，所述第一相机镜头12的中心位置坐标或所述第二相机镜头14 的中心位置坐标。
61.需要说明的是，大气透射仪光轴对准系统中发射端和接收端是完全对称的结构，即驱动器和处理器也是分别独立的位于发射端和接收端。
62.在该实施例中，所述目标中心位置坐标表示在实验阶段，第一相机镜头 12的中心位置坐标或第二相机镜头14的中心位置坐标与目标中心位置坐标重合时，第一光轴11和第二光轴13处于对准状态。
63.因此，在实际安装的过程中，首先尽可能的将相机镜头的中心与标定的位置接近，进行第一步安装。
64.当第一步安装完成后，通过第一相机镜头对所述接收端拍摄获得的第一拍摄图片，获取第二相机镜头的中心位置坐标，且控制所述驱动器带动所述第一光轴进行位置移动，以带动所述第一相机镜头进行位置移动，以使所述第二相机镜头的中心位置坐标与目标中心位置坐标重合，表示此时第一光轴和第二光轴处于对准状态。
65.或，通过第二相机镜头对所述发射端拍摄获得的第二拍摄图片，获取第一相机镜头的中心位置坐标，且控制所述驱动器带动所述第二光轴进行位置移动，以带动所述第二相机镜头进行位置移动，以使所述第一相机镜头的中心位置坐标与目标中心位置坐标重合，表示此时第一光轴和第二光轴处于对准状态。
66.也就是说，该大气透射仪光轴对准系统通过在发射端和接收端分别设置相机镜头和光轴，二者互相将相对的相机镜头作为标志物，利用其中心位置，对光轴进行校准，也就是说，采用摄影测量的技术，通过图像可以直观的快速的完成发射端和接收端的对准，并且对准精度较高，解决了远距离高精度对准的问题。
67.进一步的，基于本实用新型上述实施例，在实际安装过程中，实验阶段得到的目标中心位置坐标并非最合理的目标中心位置坐标，因此，本实用新型的大气透射仪光轴对准系统可以对光轴是否完全对准进行进一步校准。
68.具体的，当所述第二相机镜头的中心位置坐标与目标中心位置坐标重合后，
69.所述处理器还用于控制所述驱动器带动所述第一光轴进行十字扫描，直至所述接收端接收的光强处于最大值，获取当前所述第二相机镜头的中心位置坐标，作为实际目标
中心位置坐标；
70.或，
71.当所述第一相机镜头的中心位置坐标与目标中心位置坐标重合后，
72.所述处理器还用于控制所述驱动器带动所述第二光轴进行十字扫描，直至所述接收端接收的光强处于最大值，获取当前所述第一相机镜头的中心位置坐标，作为实际目标中心位置坐标。
73.在该实施例中，光强大小是判断光轴对准最直接最有效的方法，所以本实用新型大气透射仪光轴对准系统利用光轴扫描的结果可以很容易找到接收端光阑的中心点，实现光轴的对准。
74.本申请采用十字扫描的方式，进行横向方向的扫描和竖向方向的扫描，并且本申请的十字扫描过程是在第一次对准之后进行的，相比较传统盲扫定位的方式，大大降低了光轴对准时间。
75.参考图4，图4为本实用新型实施例提供的一种光强和驱动器机械坐标的示意图。
76.如图4所示，曲线平顶的中心位置所对应的机械坐标就是光轴对准时，驱动器(例如步进电机)应转到的位置。
77.当光轴扫描完成后，由于相机镜头与光轴的位置固定，就可以计算出实际目标中心位置坐标，下次安装时就可以直接按照该实际目标中心位置坐标进行对准即可，并且，此次安装，光轴扫描完成后，就已经完成了基于实际目标中心位置坐标的精确对准。
78.进一步的，基于本实用新型上述实施例，接收端和发射端在安装完成后，由于各种外界环境因素的影响在实际应用情况下可能又会出现不对准的情况，因此，在本实用新型中，所述处理器还用于判断所述第一相机镜头的中心位置坐标是否偏离所述实际目标中心位置坐标；若是，则控制所述驱动器带动所述第二光轴进行位置移动，以带动所述第二相机镜头进行位置移动，以使所述第一相机镜头的中心位置坐标与所述实际目标中心位置坐标重合；
79.或，
80.所述处理器还用于判断所述第二相机镜头的中心位置坐标是否偏离所述实际目标中心位置坐标；若是，则控制所述驱动器带动所述第一光轴进行位置移动，以带动所述第一相机镜头进行位置移动，以使所述第二相机镜头的中心位置坐标与所述实际目标中心位置坐标重合。
81.在该实施例中，该大气透射仪光轴对准系统可以进入实时监测状态，当光轴处于不对准状态下时，可以自动调整使光轴始终处于对准状态。
82.进一步的，基于本实用新型上述实施例，为了可以有效的获取相机镜头的中心位置坐标，在本实用新型中，参考图5，图5为本实用新型实施例提供的一种第一相机镜头的示意图。参考图6，图6为本实用新型实施例提供的一种第二相机镜头的示意图。
83.所述第一相机镜头上设置有多个标志物；所述第二相机镜头上设置有多个标志物；
84.其中，任意一个所述标志物与所述第一相机镜头中心的间距相等，且相邻两个所述标志物与所述第一相机镜头中心连线的角度相同。任意一个所述标志物与所述第二相机镜头中心的间距相等，且相邻两个所述标志物与所述第二相机镜头中心连线的角度相同。
85.所述标志物为红外led发射器。
86.并且，每个标志物上还设置有滤光片。
87.在该实施例中，参考图7，图7为本实用新型实施例提供的一种标志物拍摄图像示意图。
88.参考图8，图8为本实用新型实施例提供的一种标志物拍摄图像拟合图形示意图。
89.采用红外led发射器的标志物，可以满足远距离的图像采集，通过对标志物拍摄图像进行拟合，获得相应的图形，可以更为有效的确定中心位置坐标，进而获得相机镜头的中心位置坐标。
90.进一步的，基于本实用新型上述实施例，所述第一相机镜头和所述第二相机镜头的参数相同。所述驱动器包括但不限定为步进电机。
91.在该实施例中，所述步进电机单步可旋转0.18度，轴向转动精度为0.004 度，相机分辨精度1个像素点距离对应0.001度，满足测量精度0.004度。即，步进电机每转动一步，像素坐标变化4个像素点距离。
92.通过上述描述可知，该大气透射仪光轴对准系统通过在发射端和接收端分别设置相机镜头和光轴，二者互相将相对的相机镜头作为标志物，利用其中心位置，对光轴进行校准，即采用摄影测量的技术，通过图像可以直观的快速的完成发射端和接收端的对准，并且对准精度较高，解决了远距离高精度对准的问题。
93.并且，利用相机镜头作为人工标志物，结合近红外led及滤光片，可以简化识别算法，使得光轴对准更加准确。
94.以及，利用摄影测量技术可以实时监测光路对准质量的变化情况，实现自动对准。
95.以上对本实用新型所提供的一种大气透射仪光轴对准系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
96.需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
97.还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素，或者是还包括为这些过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
98.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因
此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。