一种可变光阑的孔径及拨杆转角的测量机构及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是精密测试技术领域，具体讲的是一种可变光阑的孔径及拨杆转角的测量机构及方法。
【背景技术】
[0002]光阑是指用来限制成像光束大小或成像空间范围的光具组件，限制通过光学系统的光能量，限制光学中的有害杂光，改善成像质量。光阑口径大小直接决定F数，进而影响整个光学系统的像面照度，经计算，若入瞳直径D小于理论值0.1_，能量即可损失18%，影响整个光学系统的成像质量。一些辐射学和光度学的测量是以高精度测量精密光阑面积为基础的，孔径光阑面积的大小限制了入射光几何区域，决定了计算辐射照度时的入射面积以及辐射亮度的立体角，因此高精度测量孔径光阑的面积有着至关重要的意义。
[0003]被测可变光阑通过扳动拨杆来调节不同直径的小孔以适用于各种不同的光学系统，在航天与军工项目上等领域有广泛应用。对于被测可变光阑来讲，对被测可变光阑在不同工作状态下孔径大小、面积及拨杆转角进行精密测量是非常重要的，目前对其只是目视外观检查，验证加工方的出厂证明文件，在产品调试过程中才进行检验实际运行情况，如有质量问题更换已影响项目进度。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种结构简单，操作方便，对被测可变光阑孔径及拨杆转角进行精密测量的装置及方法。
[0005]本发明给出以下技术方案:
[0006]一种调整可变光阑的孔径的可变光阑转动装置，其特殊之处在于:所述可变光阑转动装置I为管状，包括电机定子1-2、电机转子1-3、左固定环1-8、右固定环1-4、过渡环1-5和卡位环I_6，
[0007]卡位环套接在右固定环的左侧，沿卡位环的轴向方向设有卡位槽，卡位槽用于对被测可变光阑拨杆1-71卡位，被测可变光阑拨杆与卡位槽之间紧配合；
[0008]卡位环的右侧依次为过渡环和电机定子1-2，过渡环和电机定子1-2套接在右固定环1-4上；所述电机转子套接在过渡环上，电机转子与卡位环固连；
[0009]过渡环与右固定环之间间隙配合或紧配合，电机定子与右固定环紧配合；电机转子与过渡环之间间隙配合；
[0010]左固定环与所述横向部的内壁螺纹连接，左固定环与右固定环之间设有用以放置被测可变光阑的空隙，左固定环的右端用于接触被测可变光阑固定框的左端面，右固定环的左端用于接触被测可变光阑固定框的右端面；
[0011]卡位环的右端与右固定环之间设有环形变阻器，若电机转子转动，则电机转子驱动卡位环1-6转动，卡位环1-6带动被测可变光阑拨杆1-71转动改变被测可变光阑孔径大小，同时在卡位环转动过程中改变环形变阻器的阻值。
[0012]上述卡位环包括横向部和竖向部，竖向部设置在衡向部的右端，所述卡位槽位于横向部上，所述电机转子与竖向部固连；
[0013]所述可变光阑转动装置I还包括支撑部，支撑部包括支撑柱和支撑板；支撑柱的上端与所述右固定环固定连接，下端与支撑板固定连接。
[0014]支撑部还包括支撑环；
[0015]支撑环与所述右固定环的右端面通过螺钉固定连接，支撑环的下端与所述支撑柱的上端固定连接；
[0016]所述电机转子是超声电机转子，电机定子是超声电机定子。
[0017]上述支撑柱、支撑环和支撑板是一体的。
[0018]包括上述的转动装置，还包括光电摄影测量仪2与中间连接装置4、背光照明系统3和用于旋转所述转动装置并调整所述转动装置俯仰的可变光阑调整装置8、；
[0019]所述可变光阑转动装置I和可变光阑调整装置8均设置在电摄影测量仪2和背光照明系统3之间，可变光阑转动装置I固定在可变光阑调整装置8上；
[0020]所述中间连接装置包括左转接筒4-1和右转接筒4-2，所述可变光阑转动装置的左侧通过左转接筒与光电摄影测量仪2连接，可变光阑转动装置的右侧通过右转接筒4-2与背光照明系统3连接；
[0021 ] 所述光电摄影测量仪2、左转接筒4-1、可变光阑转动装置1、右转接筒4-2、与背光照明系统3的中心设置在同一光轴上，使得背光照明系统3的出射光束垂直入射到可变光阑转动装置I上。
[0022]中间连接装置还包括左套筒5-1和右套筒5-2 ;左套筒5-1套接在可变光阑转动装置和左转接筒的连接处，且左套筒5-1的一部分套接在左转接筒上、另一部分套接在可变光阑转动装置上，左套筒5-1与左转接筒之间间隙配合；右套筒5-2套接在可变光阑转动装置和右转接筒的连接处，且右套筒5-2的一部分套接在右转接筒上、另一部分套接在可变光阑转动装置上，右套筒5-2与右转接筒之间间隙配合。
[0023]上述背光照明系统3包括积分球和卤钨灯光源，积分球上设有光出射孔和用于接收卤钨灯光源的接收孔；
[0024]可变光阑转动装置的右侧通过右转接筒4-2与所述光出射孔连接；
[0025]光出射孔、光电摄影测量仪2、左转接筒4-1、可变光阑转动装置I和右转接筒4-2的中心均位于同一光轴上。
[0026]上述环形变阻器包括设置在卡位环右端内壁的变阻器滑片1-10和设置在右固定环左端外壁的镍镉合金丝变阻器1-9，
[0027]若卡位环1-6转动时，则卡位环带动变阻器滑片1-10在镍镉合金丝变阻器1-9上滑动。
[0028]上述可变光阑调整装置8包括调整可变光阑转动装置I的俯仰、并旋转可变光阑转动装置I的气浮转台，所述可变光阑转动装置I通过支撑部的支撑板固连在气浮转台上。
[0029]上述测量机构还包括工控计算机，工控计算机与环形变阻器相连，用于实时采集环形变阻器的电阻值，光电摄影测量仪2的输出端接工控计算机的输入端，光电摄影测量仪2用于实时采集、被测可变光阑孔的光学图像，并将采集的光学图像转换为CCD数字图像，并将C⑶数字图像发送至工控计算机；
[0030]工控计算机对采集到的的环形变阻器的电阻值和接收到的CCD数字图像，进行实时显示并处理，解算出被测可变光阑不同状态下孔的形状参数与拨杆的转角信息，并对采集及处理的信息实时归档存储。
[0031]基于上述测量机构测量可变光阑孔径及拨杆转角的测量方法，其特征在于:具体步骤如下:
[0032]I)将被测可变光阑置入设置在左固定环与右固定环之间用以放置被测可变光阑的空隙内，将被测可变光阑拨杆卡位在卡位环的卡位槽内，并通过左固定环和右固定环对被测可变光阑进行轴向固定；
[0033]2)打开供电电源，并保持背光照明系统的光源稳定4_6min ;
[0034]3)根据要求启动可变光阑转动装置，使电机转子驱动卡位环转动，卡位环带动被测可变光阑拨杆转动改变被测可变光阑孔径大小，同时在卡位环转动过程中改变环形变阻器的阻值，环形变阻器的阻值与被测可变光阑拨杆转动角度对应；
[0035]同时在卡位环转动过程中，工控计算机实时采集环形变阻器的电阻值，光电摄影测量仪实时采集环被测可变光阑孔的光学图像和，并将采集的光学图像转换为CCD数字图像，并将CCD数字图像实时发送至工控计算机；
[0036]4)工控计算机对采集到的的环形变阻器的电阻值和接收到的CCD数字图像，进行实时显示并处理，解算出被测可变光阑不同状态下孔的形状参数与拨杆的转角信息，并对采集及处理的信息实时归档存储。
[0037]其中，同时在卡位环转动过程中，还根据工控计算机显示的实时图像情况，调整可变光阑调整装置，使测量图像的灰度稳定、轮廓清晰。
[0038]本发明具有以下技术效果:
[0039]本发明采用电机驱动卡位环，卡位环改变被测可变光阑拨杆角度，同时带动环形变阻器使阻值改变，工控计算机采集环形变阻器的电阻值，环形变阻器的阻值与被测可变光阑孔径及被测可变光阑拨杆角度对应，光电摄影测量仪获取被测可变光阑孔的目标图像，将被测可变光阑孔的图像实时反馈传输到工控计算机(图像处理显示控制系统)上，
[0040]本发明结构简单，方法简便，环形变阻器的阻值与被测可变光阑拨杆转动角度对应，因而可快速准确地对被测可变光阑在不同工作状态下的孔轮廓、通光面积及拨杆转角进行精密测量，实时监测反馈被测可变光阑在不同状态下的拨杆转角和孔径大小之间的关系，实现了被测可变光阑在不同状态下拨杆转角角度和孔径大小的在线精密测量，为光学系统技术研究及系统装调提供基础条件保障。
[0041]本发明可以检测被测可变光阑孔边缘的破损瑕疵，剔除不合格品。
【附图说明】
[0042]图1为可变光阑的孔径及拨杆转角的测量机构的工作原理图。
[0043]图2为可变光阑的孔径及拨杆转角的测量机构的信号控制框图。
[0044]图3为可变光阑转动装置主视剖面图。
[0045]图4为可变光阑转动装置左视图。
[0046]图5为被测可变光阑示意图。