一种光轴平行度检测方法

本发明涉及到光学检测领域和光学装调领域，具体涉及一种光轴平行度检测方法，用于双平行光管光轴平行度的检测或者装调指导。

背景技术：

1、在天文望远镜、大型光电光学经纬仪等大型光电设备中，为了适应不同环境条件或者探测不同波段、不同距离的目标，一种常见的做法就是在一个设备上集成有多个工作波段不同、光学视场不同的传感器。对于此类光电设备，各个传感器间保持光学系统光轴相互平行是基本的装调要求。

2、为了实现不同传感器光学系统光轴间的相互平行，当其光轴间距较小时，可以使用一个平行光管同时覆盖两个传感器光学系统，通过检测它们是否将同一个目标都成像于中心位置来确认光轴是否平行；当其光轴间距较大时，可以使用一个大口径的平行光管同时对准两个传感器光学系统，或者使用两个调好平行度的平行光管分别对准一个传感器光学系统，以此来确认两个传感器光学系统是否光轴平行。

3、在检测光轴间距较大的两个传感器光学系统光轴平行度的方法中，一般口径(500mm左右)常常无法同时覆盖两个传感器光学系统，而更大口径的平行光管存在制作较难和造价较高的缺点。因此，更常用的方法是，使用两个平行光管，调整好它们的位置使得光轴平行且分别对准一个传感器光学系统。

4、为了使两个平行光管的光轴平行，常规的做法是使用大口径平行镜同时对准两个平行光管，然后两个平行光管分别对准平面镜使用高斯目镜自准的方法，最终实现两个平行光管间光轴的平行。这种方法相比大口径平行光管法可实现更大光轴间距的情况，但大口径平行光管的造价也是比较高的，另外使用时常常需要将大口径平面镜架设在较高位置，操作难度和风险也较大。

5、中国专利申请号201510900782.9，公布号cn 105423958 a，公布日期为2016年03月23日的发明专利公开了“一种多光轴平行度检测装置及检测方法”，该专利以检测平台为基准，利用移动装置来平移平行光管，以实现不同传感器间对准的目标轴线是相互平行的。此方法结构简单、成本低。但若需要使用与光轴距离较大的光学系统，该检测方法对于移动装置行程及直线性应有较高的要求，并且一般长焦距平行光管受限于重量、尺寸移动并不方便。而且对于传感器光学系统处于不同的水平高度的情况，这种方法就无法使用了。

技术实现思路

1、本发明针对现有方法在长光轴距离光学系统多光轴平行度检测的缺点，提供一种快速、灵活、简单易上手的检测方法，可不受空间限制地解决几乎所有光轴间距长度的多光轴平行度的检测问题。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

3、一种光轴平行度检测方法，所述方法包括以下步骤：

4、步骤1)将光学经纬仪放置于平行光管一的出光口，调节调平旋钮，使得光学经纬仪的垂直轴与大地垂直；

5、步骤2)将光学经纬仪正镜瞄准平行光管一，使得平行光管一的目标与光学经纬仪分化板上的十字丝中心重合，并记录下此时光学经纬仪方位角的读数α1和俯仰角的读数θ1；

6、步骤3)旋转光学经纬仪的方位轴和俯仰轴各180°，使其用倒镜瞄准平行光管一，使得平行光管一的目标与光学经纬仪分化板上的十字丝中心重合，并记录下此时光学经纬仪方位角的读数α2和俯仰角的读数θ2；

7、步骤4)在平行光管二出光口处放置一五角棱镜，并使其中心高度与光学经纬仪的水平轴高度在同一水平线上；

8、步骤5)旋转光学经纬仪，通过五角棱镜在正镜状态下瞄准平行光管二的目标，使得平行光管二的目标与光学经纬仪分化板上的十字丝中心重合，并记录下此时光学经纬仪方位角的读数β1；旋转光学经纬仪的方位轴和俯仰轴各180°，使其用倒镜状态瞄准平行光管二，使得平行光管二的目标与光学经纬仪分化板上的十字丝中心重合，并记录下此时光学经纬仪方位角的读数β2；

9、步骤6)将平行光管二出光口处的五角棱镜换成光学经纬仪，并调节光学经纬仪的调平旋钮，使得光学经纬仪的垂直轴与大地垂直；

10、步骤7)使光学经纬仪分化板十字丝中心分别在正镜状态和倒镜状态下瞄准平行光管二的目标中心，得到对应的俯仰角度数据δ1、δ2；

11、步骤8)，根据上述数据α1、α2、β1、β2、θ1、θ2、δ1和δ2得到平行光管一和平行光管二之间的平行度误差。

12、进一步的，所述步骤8)包括：

13、步骤8-1)根据光学经纬仪的方位角度读数α1和α2，求正倒镜平均值α＝(α1+α2±180°)/2作为平行光管一目标的方位角度位置；

14、步骤8-2)根据光学经纬仪的方位角度读数β1和β2，求正倒镜平均值β＝(β1+β2±180°)/2作为平行光管二目标的方位角度位置；

15、步骤8-3)根据光学经纬仪俯仰角度读数θ1和θ2，求正倒镜平均值θ＝(θ1-θ2+360°)/2作为平行光管一目标的俯仰角度位置；

16、步骤8-4)根据光学经纬仪俯仰角度读数δ1和δ2，求正倒镜平均值δ＝(δ1-δ2+360°)/2作为平行光管二目标的俯仰角度位置；

17、步骤8-5)求得平行光管一和平行光管二在方位方向上的平行度偏差为：90°-∣α-β∣；

18、步骤8-6)求得平行光管一和平行光管二在俯仰方向上的平行度偏差为：∣θ-δ∣。

19、本发明与现有技术相比具有如下优点：

20、(1)适用范围广，不受空间限制。该检测方法不仅适用各种不同光轴间距长度的场景，而且当两光学系统处于不同高度时也是完全适用的。

21、(2)装置简单且成本低。光学经纬仪为常用光学设备制造、装调和检测工具，而高精度五角棱镜价格也不高。使用该方法不需要额外支出添置专用检测设备，实现成本低。

22、(3)操作简单易上手。只需具备常规的光学经纬仪操作能力，即可完成测量过程。

技术特征：

1.一种光轴平行度检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种光轴平行度检测方法，其特征在于，所述步骤8)包括：

技术总结
本发明提出了一种光轴平行度检测方法。该检测方法利用一台经纬仪和一个五棱镜即可快速、准确地检测出两个平行光管间的光轴平行度差异。具体的实施步骤为，在两个已经大致调整光轴平行的平行光管前分别放置一台经纬仪和一个五棱镜；将经纬仪调平，对准其对应的平行光管目标；记录经纬仪正倒镜的读数；旋转经纬仪，通过五棱镜瞄准另一平行光管，记录下对应的方位俯仰正倒镜读数；通过两组数据的处理和直接比较可以检测出双平行光管间的平行度误差。本发明的方法在解决长光轴间距的双平行光管光轴平行度检测优势明显。

技术研发人员：张鹏,曹学东
受保护的技术使用者：中国科学院光电技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16