光轴平行度精确测量系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及光学设备领域，特别是适用于多光轴光电平台的一种光轴平行度精确 测量系统及方法。
【背景技术】
[0002] 光轴平行度是衡量光电稳定平台性能的一个重要指标。无论是机载光电侦察吊 舱，还是车载或船载光电侦察设备，对其承载的多光谱光学载荷的光轴平行度都有指标要 求，W保证不同光学载荷获取同一区域的影像或距离信息。对于利用光电稳定平台来实现 目标定位的光学载荷，承载其的光电稳定平台的光轴平行性更是决定目标定位精度的重要 因素。
[0003] 常用的光轴平行度测量方法有大口径平行光管法、投影祀板法、激光光轴仪法和 五棱镜法。该些方法各有优缺点，其中大口径平行光管法误差环节少、测量精度高，但大口 径平行光管不易制作且笨重、成本高。为了降低成本，简化测量，设计者提出了利用抛物面 反射镜测量光轴平行度方法。但由于人为主观因素过多引入多种误差，使其测量精度无法 达到更高的量级，无法满足高光轴平行度指标系统的测量要求。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题为：克服现有光轴平行度测量方法的不足，提供一种能 有效地提高抛物面反射镜焦点的定位精度，消除操作人员对光轴偏移识别计算的主观误 差，提高光轴平行度测量计算精度的光轴平行度精确测量系统及方法。
[0005] 本发明的技术方案为：
[0006] 一种光轴平行度精确测量系统，包括，光轴定位导轨，固定在试验台上，具有刻度； 抛物面反射镜，锁定在所述光轴定位导轨上；复合模拟光源，锁定在所述光轴定位导轨上， 定位在所述抛物面反射镜的焦点处；图像处理计算单元，电连接被测设备；W及，所述被测 设备设置在所述复合模拟光源一侧。
[0007] 进一步地，所述复合模拟光源为十字光源。
[000引根据本发明的另一方面，提供一种光轴平行度精确测量方法，包括，S1、将具有刻 度的光轴定位导轨固定在试验台上；S2、将抛物面反射镜锁定在所述光轴定位导轨上；S3、 将复合模拟光源锁定在所述光轴定位导轨上并定位在所述抛物面反射镜的焦点处；S4、将 被测设备设置在所述复合模拟光源一侧；S5、所述复合模拟光源向所述抛物面反射镜发射 可见光或红外光；S6、被测设备接收所述抛物面反射镜反射的可见光或红外光的平行光线； S7、被测设备将视频图像输出给图像处理计算单元，利用图像处理计算单元上的图像处理 软件手动锁定十字光源的中屯、，进入稳定跟踪状态，脱祀量恒定不变时，记录脱祀量W及光 学载荷此时的焦距值，将脱祀量值、光学载荷像元尺寸和焦距值输入光轴平行度计算软件， 光轴平行度自动计算并显示。
[0009] 进一步地，包括，S8,被测设备向抛物面反射镜发射激光，在所述复合模拟光源上 形成光斑；S9,所述被测设备的光学载荷锁定所述光斑，将视频图像输出给图像处理计算单 元，利用所述图像处理计算单元上的图像处理软件手动锁定激光光斑，使用重屯、跟踪方式 锁定跟踪光斑的中屯、，当进入稳定跟踪状态，脱祀量恒定不变时，记录此时的脱祀量W及光 学载荷此时的焦距值。
[0010] 进一步地，利用被测设备的图像跟踪功能手动锁定所述复合模拟光源的光源中 屯、，实现对光源的自动跟踪，始终将所述光源中屯、锁定在视场中屯、，W实现光轴基准的精确 对准。
[0011] 进一步地，在步骤S7之前，包括S10、调整所述被测设备中的光学载荷为最小视场 角状态，并调整焦距使光源成像清晰。
[0012] 本发明与现有技术相比的优点在于：在抛物面反射镜的焦点定位上采用带距离刻 度的光轴定位导轨，使焦点定位误差小于1mm，相比于使用直尺测量可有效减小由于焦点定 位误差导致的光轴测量误差。利用稳定平台图像跟踪功能实现光轴基准对准，相比于使用 人工识别偏差后角度锁定方式，可有效避免人为主观误差，W及由于试验过程中被测设备 位置窜动导致光轴对准重复操作，光轴对准误差小于1个像素。相比操作人员目测光轴偏 移脱祀量的误差在数个像素，本发明采用图像处理软件跟踪识别光轴偏移脱祀量，误差小 于1个像素，大幅提高了光轴平行度的测量精度。
【附图说明】
[0013] 图1示出了本发明的系统组成框图；
[0014] 图2示出了本发明的光轴平行度测量流程图。
【具体实施方式】
[0015] 本发明采用光轴定位导轨将复合光源模拟器精确定位在大口径抛物面反射镜的 焦点处，W减小测量误差；采用图像识别跟踪方式实现对十字光源的自动跟踪，有效提高基 准光轴的对准速度和精度；采用跟踪方式对十字光源或激光光斑识别跟踪，自动识别光轴 偏移像素数量，并利用光轴平行度计算软件自动计算光轴偏差，可有效消除操作人员对光 轴偏差识别计算的主观误差。
[0016] 本发明的原理是利用抛物面反射镜焦点处出射的光线经抛物面反射后变成平行 光线原理来模拟无限远处目标，测量被测设备的光轴平行度。光轴定位导轨将复合光源模 拟器定位在抛物面反射镜的光轴上，利用导轨上的刻度值精确测量抛物面反射镜的焦距， W保证复合光源模拟器精确定位在抛物面反射镜的焦点处。
[0017] 利用被测设备的图像跟踪功能手动锁定十字光源中屯、，实现对十字光源的自动跟 踪，始终将十字光源中屯、锁定在视场中屯、，w实现光轴基准的精确对准。
[001引图像处理计算单元上的图像处理软件采集被测设备输出的视频图像，若为激光光 轴与基准光轴平行度测量，则手动锁定激光光斑，若为其他光学载荷与基准光轴平行度测 量，则手动锁定十字光源。当图像跟踪稳定输出脱祀量后，将脱祀量值、光学载荷像元尺寸 和此时的焦距值输入光轴平行度计算软件，光轴平行度将自动计算并显示。
[0019] 参见图2所示，本发明的具体测量步骤如下：
[0020] 一、抛物面反射镜光轴位置确定
[0021] 如图1所示，光轴定位导轨2可靠固定