一种大口径便携式光轴标定装置及光电系统的制作方法

文档序号:25882267发布日期:2021-07-16 18:47阅读:238来源:国知局
一种大口径便携式光轴标定装置及光电系统的制作方法

1.本发明涉及光学技术领域,特别是涉及一种大口径便携式光轴标定装置及光电系统。


背景技术:

2.目前,针对光电系统样品设计过程中需红外热像仪光轴和激光光轴共轴,这就需要对光电系统中的两个光轴进行标定和校准,在这个过程中需要用到光轴标定装置,光轴标定装置一般由卡塞格林光学系统组成,用来模拟无穷远处的目标,在该光学系统焦点位置放置靶标,当激光通过卡塞格林光学系统入射在靶标表面时,红外热像仪里会看到一个圆形的亮斑。但受限于现有的光轴标定装置口径的限制,通过红外热像仪看到的激光光斑的图像为不规则的圆形且亮度较低,这会影响光轴标定和校准的精度,无法满足装备的技术要求,所以如何提高光轴标定和校准的精度成为现在亟待需要解决的问题。


技术实现要素:

3.本发明提供了一种大口径便携式光轴标定装置及光电系统,以解决现有技术中光轴标定装置对光轴标定和校准的精度低的问题。
4.第一方面,本发明提供了一种大口径便携式光轴标定装置,该装置包括:衰减片组件、主镜片组件、次镜片组件和靶标;
5.所述衰减片组件,用于将接收到的激光光束进行衰减处理,并将处理后的激光光束发送给所述主镜片组件;
6.所述主镜片组件,将所述衰减片发送来的激光光束进行发散处理,并发送给所述次镜片组件;
7.所述次镜片组件,将所述主镜片组件发送来的激光光束进行汇聚处理后发送至所述靶标,以使得红外热像仪基于所述靶标上的激光光标进行光轴标定和校准;
8.其中,所述衰减片组件、所述主镜片组件、所述次镜片组件所组成的光路模型是根据激光光路的需要并以减少对红外光束的遮挡为原则进行设置的,所述光路模型包括所述衰减片组件、所述主镜片组件和所述次镜片组件上镜片的大小,以及所述衰减片组件、所述主镜片组件和所述次镜片组件所构成的光束路径。
9.可选地,所述装置还包括:卡塞格林光学系统;
10.所述次镜片组件发送来的激光光束经所述卡塞格林光学系统处理后打在所述靶标上。
11.可选地,所述衰减片组件中的衰减片直径为55mm

65mm;
12.所述主镜片组件中的主镜直径为150mm

160mm;
13.所述次镜片组件中的次镜直径为40mm

46mm。
14.可选地,所述装置还包括:主框架;
15.所述主框架用于支撑所述衰减片组件、所述主镜片组件、所述次镜片组件和所述
靶标。
16.可选地,所述主框架为立方体结构,所述主框架包括底面、顶面、第一侧面、第二侧面、第三侧面和第四侧面,其中,所述第一侧面与所述第三侧面为相对设置的两个侧面,所述第二侧面与所述第四侧面为相对设置的两个侧面;
17.所述衰减片组件和所述次镜片组件设置在所述第一侧面,所述靶标和所述主镜片组件设置在所述第三侧面。
18.可选地,所述衰减片组件、所述次镜片组件、所述靶标和所述主镜片组件的设置位置是基于激光光路进行设置,以节省所述主框架的体积为基本布设原则。
19.可选地,所述装置还包括:三脚架组件;
20.所述三脚架组件,用于支撑所述主框架,且通过调整所述三脚架组件以对所述主框架进行前后位置、左右位置、高度、方位角度以及俯仰角度的调整。
21.可选地,所述三脚架组件进一步包括摄像云台和三角架本体;
22.所述摄像云台设置在所述三角架本体上,所述摄像云台上设有控件,通过所述控件调整所述摄像云台的姿态,以调整所述主框架进行前后位置、左右位置、高度、方位角度以及俯仰角度。
23.可选地,所述激光光束的发射直径为35mm

45mm;
24.所述红外热像仪出口直径为135mm

140mm;
25.所述衰减片组件种的衰减片座内径为150mm

165mm。
26.第二方面,本发明提供了一种光电系统,其特征在于,该光电系统包括激光器、红外热像仪以及上述任一种所述的大口径便携式光轴标定装置;
27.所述激光器,用于发出预设的激光光束;
28.所述红外热像仪,用于将红外光瞄准所述光轴标定装置中靶标上的激光光标;
29.所述光轴标定装置,用于通过内部光路处理使所述激光器发出的激光光束打在靶标上,以使所述红外热像仪能够将红外光瞄准所述靶标上的激光光标,使所述红外热像仪光轴与所述激光器的光轴共轴,以对激光光轴进行标定。
30.本发明有益效果如下:
31.本发明提供能量一种大口径便携式光轴标定装置,该装置可以满足激光和红外光束全口径入射,从而提高了光轴标定和校准的精度,继而有效解决了现有技术中因光轴标定装置口径的限制而导致的光轴标定装置对光轴标定和校准的精度低的问题。
32.上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
33.通过阅读下文优选实施方式的详细描述,各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的,而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中,用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中:
34.图1是本发明第一实施例提供的光轴标定装置总体示意图;
35.图2是本发明第一实施例提供的一种目标发生器的结构示意图;
36.图3是本发明第一实施例提供的另一种目标发生器的结构示意图;
37.图4是本发明第一实施例提供的三角架组件的结构示意图。
38.附图标记说明:目标发生器1、三角架组件2、主框架1

1、激光指示器1

2、把手1

3、第二侧面1

4、转接板1

5、第一侧面1

6、衰减片座1

7、衰减片压圈1

8、衰减片1

9、右盖1

10、主镜压圈1

11、主镜1

12、靶标座1

13、靶标隔圈1

14、靶标1

15、靶标压圈1

16、后盖1

17、主镜筒1

18、次镜筒1

19、次镜1

20、次镜压圈1

21、次镜座1

22、摄像云台2

1和三角架2

2。
具体实施方式
39.本发明实施例针对现有光轴标定装置口径小于激光和红外光束口径,通过红外热像仪看到的激光光斑的图像为不规则的圆形且亮度较低,从而影响光轴标定和校准的精度,最终导致无法满足装备的技术要求的问题,而开发出一种大口径的光轴标定装置,使红外和激光光束能够全口径入射,从而提高了光轴标定和校准的精度。以下结合附图以及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不限定本发明。
40.本发明第一实施例提供了一种大口径便携式光轴标定装置,参见图1

图3,该装置包括:衰减片组件、主镜片组件、次镜片组件和靶标;
41.所述衰减片组件,用于将接收到的激光光束进行衰减处理,并将处理后的激光光束发送给所述主镜片组件;
42.所述主镜片组件,将所述衰减片发送来的激光光束进行发散处理,并发送给所述次镜片组件;
43.所述次镜片组件,将所述主镜片组件发送来的激光光束进行汇聚处理后发送至所述靶标,以使得红外热像仪基于所述靶标上的激光光标进行光轴标定和校准;
44.其中,所述衰减片组件、所述主镜片组件、所述次镜片组件所组成的光路模型是根据激光光路的需要并以减少对红外光束的遮挡为原则进行设置的,所述光路模型包括所述衰减片组件、所述主镜片组件和所述次镜片组件上镜片的大小,以及所述衰减片组件、所述主镜片组件和所述次镜片组件所构成的光束路径。
45.也就是说,本发明实施例是通过合理设置衰减片、主镜片以及次镜片的光路,并减少对红外光束的遮挡,同时减小所述主框架的体积来设置光路模型,以在提高光轴标定和校准的精度的前提下,提高本发明实施例所述装置的便携性等等,最终获得更好的用户体验。
46.具体实施时,本发明实施例所述装置还设置有卡塞格林光学系统和主框架;所述次镜片组件发送来的激光光束经所述卡塞格林光学系统处理后打在所述靶标上。并通过所述主框架用于支撑所述衰减片组件、所述主镜片组件、所述次镜片组件和所述靶标。
47.为了满足激光光路和红外光束的入射要求,在具体实施时,本发明实施例设置所述衰减片组件中的衰减片直径为55mm

65mm;所述主镜片组件中的主镜直径为150mm

160mm;所述次镜片组件中的次镜直径为40mm

46mm。所述激光光束的发射直径为35mm

45mm;所述红外热像仪出口直径为135mm

140mm;所述衰减片组件种的衰减片座内径为150mm

165mm。
48.进一步地,针对激光发射光束为40mm,红外热像仪出口直径为138mm的两束光束,本发明实施例还提供了一个最优的实施方案,该方案中衰减片直径为60mm,主镜直径为155mm,次镜直径为43mm,衰减片座内径为160mm,实践证明,上述尺寸的镜片能够更好地满足入射要求,并能够有效提高光轴标定和校准的精度。
49.其中,本发明实施例中所述主框架为立方体结构,所述主框架包括底面、顶面、第一侧面、第二侧面、第三侧面和第四侧面,所述第一侧面与所述第三侧面为相对设置的两个侧面,所述第二侧面与所述第四侧面为相对设置的两个侧面;所述衰减片组件和所述次镜片组件设置在所述第一侧面,所述靶标和所述主镜片组件设置在所述第三侧面。
50.在具体实施时,所述衰减片组件、所述次镜片组件、所述靶标和所述主镜片组件的布局是基于激光光路进行设置,并以节省所述主框架的体积为基本布设原则。
51.具体实施时,本发明实施例还设置有三脚架组件;
52.所述三脚架组件,用于支撑所述主框架,且通过调整所述三脚架组件以对所述主框架进行前后位置、左右位置、高度、方位角度以及俯仰角度的调整。
53.其中,本发明实施例中的三脚架组件进一步包括摄像云台和三角架本体;
54.所述摄像云台设置在所述三角架本体上,所述摄像云台上设有控件,通过所述控件调整所述摄像云台的姿态,以调整所述主框架能够进行前后位置、左右位置、高度、方位角度以及俯仰角度。
55.所述第一侧面还设有激光指示器,通过该激光指示器能够对激光器发出的激光光束进行初定位,以节省后续标校过程中寻找激光光束的时间,从而节省操作人员的操作时间。
56.为了更好的对本发明所述的装置进行说明,下面将结合图1

图4对本发明实施例所述的装置进行详细说明:
57.本发明提供一种大口径便携式光轴标定装置,该装置可以满足激光和红外光束全口径入射,从而提高了光轴标定和校准的精度,并且可以根据实际使用需要,对目标发生器(即上述的主框架内所有的各个组件构成的整体结构)的前后位置、左右位置、高度、方位角度和俯仰角度进行五维调整,结合激光指示器的粗定位功能,进一步提高了光轴标定和校准的精度,极大的提高了标定和校准的效率,节约了空间,且本发明实施例所述的装置拆装简便,方便安装、携带和运输。
58.参加图1,本大口径便携式光轴标定装置,主要由目标发生器1和三角架组件2构成,目标发生器1通过螺钉固定在三角架组件2上,通过调整三角架组件2,可调整该装置的前后位置、左右位置、高度、方位角度和俯仰角度。
59.参见图2和图3,本发明实施例的目标发生器1包括主框架1

1、激光指示器1

2、把手1

3、第二侧面1

4、转接板1

5、第一侧面1

6、衰减片座1

7、衰减片压圈1

8、衰减片1

9、右盖1

10、主镜压圈1

11、主镜1

12、靶标座1

13、靶标隔圈1

14、靶标1

15、靶标压圈1

16、后盖1

17、主镜筒1

18、次镜筒1

19、次镜1

20、次镜压圈1

21和次镜座1

22。其中,衰减片组件包括衰减片座1

7、衰减片压圈1

8、衰减片1

9,主镜片组件包括主镜压圈1

11、主镜1

12和主镜筒1

18,次镜片组件包括次镜筒1

19、次镜1

20、次镜压圈1

21和次镜座1

22。
60.整个装置的组装过程包括:次镜筒1

19安装于主镜筒1

18上,次镜座1

22安装于次镜筒1

19上,次镜1

20装入次镜座1

22,利用中心偏将次镜1

20中心轴线与主镜筒1

18
轴线调为共轴,压紧次镜压圈1

21。然后拆掉次镜筒1

19,将主镜1

12装入主镜筒1

18中,利用中心偏将主镜1

12中心轴线与主镜筒1

18调为共轴,压紧主镜压圈1

11,然后将次镜筒1

19装入,此时主镜1

12、次镜1

20和主镜筒1

18为共轴,主镜1

18和次镜1

20组成卡塞格林光学系统。将主镜筒1

18装入主框架1

1,靶标座1

13装入主框架1

1,将靶标隔圈1

14和靶标1

15装入靶标座1

13,用靶标压圈1

16压紧,靶标1

15处于卡塞格林系统的焦点位置。将衰减片座1

7装入次镜筒1

19中,衰减片1

9装入衰减片座1

7,用衰减片压圈1

8压紧。将第一侧面1

6装于主框架1

1上,激光指示器1

2装在第一侧面上,将把手1

3装在主框架1

1上,转接板1

5装于主框架1

1底部。
61.参见图4,本发明实施例的三角架组件2包括摄像云台2

1和三角架2

2,摄像云台2

1通过螺钉固定在三角架2

2上。
62.本发明实施例的工作流程包括:通过调整三角架组件2,使激光光束通过衰减片1

9进入目标发生器1内部,通过卡塞格林系统打在靶标1

15中心,此时在红外热像仪图像里会看到一个亮斑,将红外热像仪十字叉调到和亮斑中心重合位置,此时红外光轴和激光光轴实现同轴,记录下此时红外热像仪十字叉的位置,这就是利用光轴标定装置对红外光轴和激光光轴进行标定的过程。标定完成后需要再调整三角架组件2,使激光光束和红外光束以不同角度入射,来标定各角度下的红外光轴和激光光轴,通过多个角度的标轴来使红外光轴和激光光轴在各角度下实现同轴,同时需记录激光指示器在各角度的位置。在经过一定条件的随机振动试验、高低温试验和冲击试验等有可能影响光轴位置的试验后,为检验光轴的稳定性,需要对红外热像仪光轴和激光光轴的相对位置进行校准,即在保证光束从不同角度入射时,激光指示器1

2的位置与试验前一致的前提下,再进行一轮光轴的标定,与前一轮红外光轴和激光光轴同轴时所记录的红外热像仪十字叉位置进行对比,这个过程是利用光轴标定装置对红外光轴和激光光轴进行校准,校轴结果是判断系统光轴稳定性的重要依据,若十字叉位置与前一轮的一致,则可以判断光轴稳定性良好。
63.本发明第二实施例提供了一种光电系统,该光电系统包括:激光器、红外热像仪以及本发明第一实施例中任一种所述的大口径便携式光轴标定装置;所述激光器,用于发出预设的激光光束;所述红外热像仪,用于将红外光瞄准所述光轴标定装置中靶标上的激光光标;所述光轴标定装置,用于通过内部光路处理使所述激光器发出的激光光束打在靶标上,以使所述红外热像仪能够将红外光瞄准所述靶标上的激光光标,使所述红外热像仪光轴与所述激光器的光轴共轴,以对激光光轴进行标定。
64.本发明实施例的相关内容可参见本发明第一实施例进行理解,在此不做详细论述。
65.尽管为示例目的,已经公开了本发明的优选实施例,本领域的技术人员将意识到各种改进、增加和取代也是可能的,因此,本发明的范围应当不限于上述实施例。
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