CN103063227B - 辅助经纬仪与靶标光路对接的指向装置及光路对接方法 - Google Patents

Abstract

辅助经纬仪与靶标光路对接的指向装置及光路对接方法，涉及光电测量领域，解决现有在经纬仪与动态靶标光路对接的方法中由于靶标出射光线方向未知，从而导致光路对接工作存在一定的盲目性的问题，本发明所述的指向装置能够指示出动态靶标的出射光线方向，移动靶标和调整靶标倾角都有了定量依据，降低了光路对接工作的盲目性。本发明采用激光笔产生可承接的光斑，对工作环境依赖程度低，可全天任何时段操作，效果相同；本发明降低经纬仪与动态靶标光路对接过程中对操作人员经验的依赖程度；同时经纬仪与动态靶标光路对接过程不需要靶标光源常亮，对准靶标后打开光源继续工作即可；本发明通过偏转动态靶标的反射镜座来进行光路对接工作提供了方便。<!--1-->

Description

辅助经纬仪与靶标光路对接的指向装置及光路对接方法

技术领域

本发明涉及光电测量领域，具体涉及到一种辅助经纬仪与动态靶标光路对接的指向装置，以及应用该指向装置的经纬仪与动态靶标快速光路对接方法。

背景技术

动态靶标是一种在室内检测光电跟踪测量设备的装置，它能产生模拟无穷远处运动目标的平行光信号，以供光电经纬仪等电视跟踪***进行伺服跟踪的室内检测装置。

经纬仪检测时常用的动态靶标主要由三角支架和动态旋臂两部分组成，其中三角支架与地面接触的三个支点处都有丝杠螺母副，可调节整个靶标的空间倾角。动态旋转臂部分绕三角支架顶端的转轴做圆周运动，旋臂上依次布置光源、透镜组和反射镜。

经纬仪完成光机***装配后，在调试伺服跟踪***前，首先需要完成经纬仪和动态靶标的光路对接。所谓光路对接，就是动态靶标的旋臂做圆周运动时，经纬仪通过调整方位和俯仰姿态，CCD相机均能捕获到光源经透镜组和反射镜所成的像，即经纬仪三轴（垂直轴、水平轴和视轴）交点是动态靶标旋转光锥的顶点。

目前，经纬仪与动态靶标光路对接的常用方法是：先将动态靶标整体移动到经纬仪附近，打开光源，然后拿一张白纸在经纬仪镜头前的周边空间区域来回移动来寻找靶标投射过来的光斑（一般需要环境光线很弱，如晚上），判断出光斑位置和经纬仪镜头位置的相应偏差，然后移动靶标位置或调整靶标的倾角，调整后再用白纸寻找靶标投射的光斑，判断光斑位置和经纬仪镜头位置的偏差，再移动靶标，如此反复多次，才可以将经纬仪与靶标的光路对接。上述过程中，一般选择动态靶标在0°和180°两个位置作为特征位置，在这两个位置将经纬仪与靶标的光路对接，则在靶标的整个圆周轨迹上，经纬仪都可以很好的捕获到动态靶标。

上述经纬仪与靶标的光路对接方法在如下四方面存在不足：一、由于光斑很难辨识，上述光路对接工作严重依赖工作人员的经验，对此领域不熟悉的人员操作起来很吃力，也很费时；二、根据目测纸上光斑和经纬仪镜筒的距离来调整靶标架的位置和倾角有一定的随意性，属于多次定性的调整来无限接近理想位置；三、对工作场所的亮暗比较敏感，投射到纸上的光斑只有在光线暗的时候才能看到；四、需要保持靶标光源常亮，在停电或靶标光源出现故障的情况下无法进行经纬仪与靶标的光路对接工作。

发明内容

本发明为解决现有在经纬仪与动态靶标光路对接的方法中由于靶标出射光线方向未知，从而导致光路对接工作存在一定的盲目性的问题，提供一种辅助经纬仪与靶标光路对接的指向装置及光路对接方法。

辅助经纬仪与动态靶标光路对接的指向装置，该装置包括环形定位架、第一量角器、第一小指针、第二量角器、第二小指针、第三量角器、大指针、激光笔和第四量角器；

所述第四量角器相对环形定位架固定，第三量角器绕OX轴相对环形定位架旋转，旋转的角度通过第四量角器读出；所述环形定位架沿Y轴负方向套在反射镜座上，第一量角器沿平行于OX轴的方向设置在动态靶标旋转臂上，第二量角器沿平行于OZ轴的方向设置在动态靶标旋转臂上，第一量角器和第二量角器的半圆形刻度环的圆心在反射镜的反射面上；所述第一小指针和第二小指针对应于第四量角器和第三量角器的位置安装在环形定位架上，大指针通过锁紧螺钉和螺母固定在第三量角器上，所述激光笔固定于大指针的前端。

辅助经纬仪与靶标光路对接的方法，该方法由以下步骤实现：

步骤一、调整动态靶标与经纬仪的位置，记录动态靶标旋转臂平板面和反射镜座安装面的固定夹角α；

步骤二、调整第三量角器与第四量角器成90°角，调整反射镜座的空间倾角，使第二小指针在第二量角器上的指示值为0°，读出第一小指针在第一量角器上的角度值θ_xoy；

步骤三、顺时针拨动大指针，使大指针在第三量角器上的角度值为β_xoy，所述β_xoy=α+θ_xoy-90°，固定大指针在第三量角器上的位置；

步骤四、移动动态靶标位置并调整动态靶标的倾角，使大指针所指方向与经纬仪主镜筒安装方向在同一直线上；点亮激光笔，采用白纸在经纬仪镜头前承接激光笔投射的光斑，判断光斑是否投射在镜头内，如果是，则执行步骤五，如果否，继续移动动态靶标位置并调整靶标倾角，直到激光笔的光斑投射在经纬仪镜头内；

步骤五、旋转动态靶标旋转臂，调整在0°、90°、180°和270°时，光斑在经纬仪的镜头内，实现经纬仪与动态靶标的光路对接。

本发明的有益效果：本发明所述的指向装置能够指示出动态靶标的出射光线方向，移动靶标和调整靶标倾角都有了定量依据，降低了光路对接工作的盲目性。本发明采用激光笔产生可承接的光斑，对工作环境依赖程度低，可全天任何时段操作，效果相同；本发明降低经纬仪与动态靶标光路对接过程中对操作人员经验的依赖程度；同时经纬仪与动态靶标光路对接过程不需要靶标光源常亮，对准靶标后打开光源继续工作即可；本发明通过偏转动态靶标的反射镜座来进行光路对接工作提供了方便。

附图说明

图1为本发明所述的辅助经纬仪与动态靶标光路对接的指向装置的位置关系示意图；

图2为本发明所述的辅助经纬仪与动态靶标光路对接的指向装置结构图；

图3为本发明所述的辅助经纬仪与动态靶标光路对接的指向装置中是第一量角器、第二量角器、第三量角器和第四量角器的刻度刻画方法示意图；

图4为本发明所述的辅助经纬仪与动态靶标光路对接的指向装置及光路对接方法中XOY面内反射镜的工作原理图。

图中：1、转轴，2、动态靶标旋转臂，3、反射镜，4、动态靶标，5、光源，6、镜组，7、主镜筒，8、经纬仪水平轴、垂直轴和视轴三轴的交点，9、经纬仪，10、反射镜座，11、环形定位架，12、第一量角器，13、第一小指针，14、固定螺钉，15、第二量角器，16、第二小指针，17、第三量角器，18、大指针，19、激光笔，20、第一锁紧螺钉和螺母，21、第二锁紧螺钉和螺母，22、角铁，23、第四量角器。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1和图2说明本实施方式，辅助经纬仪与动态靶标光路对接的指向装置，包括沿Y轴负方向套在反射镜座10上的环形定位架11；在环形定位架11周边均布的4个固定螺钉14，固定螺钉14可以使整个指向装置固定在反射镜座10上，并使环形定位架11和反射镜座10同心；安装于环形定位架11上的第三量角器17和第四量角器23，第四量角器23相对环形定位架11固定，第三量角器17可绕OX轴相对环形定位架11旋转，旋转的角度可通过第四量角器23读出，第三量角器17和第四量角器23互相垂直设置，且底部均与反射镜3贴合；平行于OX轴布置于动态靶标旋转臂2上的第一量角器12，第一量角器12的半圆形刻度环的圆心应在反射镜3的反射面上；平行于OZ轴的方向布置于动态靶标旋转臂2上的第二量角器15，第二量角器15的半圆形刻度环的圆心应在反射镜3的反射面上；固定在环形定位架11上的第一小指针13，方向与环形定位架11的圆柱面回转轴线平行，其随反射镜3摆动，可读出反射镜3在XOY平面内的摆角θ_xoy；固定在环形定位架11上的第二小指针16，方向与环形定位架11圆柱面回转轴线平行，其随反射镜3摆动，可读出反射镜3在YOZ平面内的摆角θ_yoz；设置在第三量角器17上的第一锁紧螺钉和螺母20，第一锁紧螺钉和螺母20中的锁紧螺钉穿过大指针18上的圆孔和第三量角器17上的弧形槽，随大指针18在第三量角器17的弧形槽内摆动，通过第一锁紧螺钉和螺母20中的螺母使大指针18相对第三量角器17固定在某一角度；固定在第三量角器17上的角铁22；设置在第四量角器23上的第二锁紧螺钉和螺母21，所述第二锁紧螺钉和螺母21中的螺钉穿过角铁22上的圆孔和第四量角器23上的弧形槽，通过旋紧第二锁紧螺钉和螺母21中的螺母可使第三量角器17绕OX轴旋转到某个角度时相对第四量角器23固定；可绕第三量角器17含有刻度半圆的圆心旋转的大指针18，其摆动的角度值可以在第三量角器17上读出；大指针18的前端设置激光笔19。

本实施方式所述的装置能标示出动态靶标光源5经过镜组6再经反射镜3反射后的出射光线方向，即经纬仪水平轴、垂直轴、和视轴三轴的交点8是动态靶标4旋转光锥的顶点。且在任何环境光线条件下都可以提供可承接的光斑，以此作为经纬仪9与动态靶标4光路对接过程中移动动态靶标4位置和调整靶标倾角的定量依据，直观且便于操作。

本实施方式所述的反射镜3、反射镜座10和动态靶标旋转臂2是动态靶标4的原有结构，反射镜3安装于反射镜座10上，反射镜座10与动态靶标旋转臂2通过反射镜座10中心下方的球铰链相连接，反射镜座10下方还有三个可调节的支点，可以调整反射镜3的空间倾角。

具体实施方式二、结合图1和图4说明本实施方式，采用具体实施方式一所述的辅助经纬仪与动态靶标光路对接的指向装置调整经纬仪与动态靶标快速光路对接方法，具体步骤为：

A、整体移动动态靶标4至大致正对经纬仪9的位置；

B、用量角器测量并记录动态靶标旋转臂2的平板面和反射镜座10安装面的固有夹角α；

C、将指向装置安装于反射镜座10上，即环形定位架11套装在反射镜座10上，旋紧四个固定螺钉14，使环形定位架11与反射镜座10同心，且相对其固定；

D、松开第四量角器23上的第二锁紧螺钉和螺母21，调整第三量角器17的位置，使之与第四量角器成90°，即第三量角器17正对第四量角器的0°刻线位置，此时锁紧第二锁紧螺钉和螺母21，保持两者之间的位置关系；

E、通过调整反射镜座10底部的三个支点来调整反射镜座10的空间倾角，使第二小指针16在第二量角器15上指示角度值为0°，读出第一小指针13在第一量角器12上的角度值θ_xoy；

F、松开第一锁紧螺钉和螺母20，拨动大指针18使其在第三量角器17上的角度值为β_xoy=α+θ_xoy-90°，然后旋紧第一锁紧螺钉和螺母20固定大指针18的位置，此时大指针18所指的方向即为动态靶标4的出射光线方向；

G、粗调整：挪动动态靶标4的位置和调整动态靶标4倾角，使得大指针18所指方向和经纬仪9的主镜筒7能够大致在一条直线上；精调整：点亮固定在大指针18前端的激光笔19，用白纸在经纬仪9镜头前承接激光笔19投射的光斑，判断经纬仪9镜头和光斑位置的偏差和偏差方向，再进一步挪动动态靶标4位置和调整动态靶标4的倾角，使激光笔19的光斑投射在经纬仪9的镜头内，且大致处于镜头中心位置；

H、绕转轴1旋转动态靶标4的旋转臂2，使其在0°、90°、180°和270°四个位置时，重复步骤G；所述经纬仪9与动态靶标4的光路对接工作完成。松开环形定位架11上的四个固定螺钉14，取下指向装置。

Claims (3)

1.辅助经纬仪与靶标光路对接的指向装置，该装置包括环形定位架(11)、第一量角器(12)、第一小指针(13)、第二量角器(15)、第二小指针(16)、第三量角器(17)、大指针(18)、激光笔(19)和第四量角器(23)；其特征是；以动态靶标旋转臂(2)的平板面作为XOZ平面建立坐标系，以平板面的法线作为Y轴；OZ轴与动态靶标旋转臂(2)的长度方向空间垂直；

所述第四量角器(23)相对环形定位架(11)固定，第三量角器(17)绕OX轴相对环形定位架(11)旋转，旋转的角度通过第四量角器(23)读出；所述环形定位架(11)沿Y轴负方向套在反射镜座(10)上，第一量角器(12)沿平行于OX轴的方向设置在动态靶标旋转臂(2)的平板面上，第二量角器(15)沿平行于OZ轴的方向设置在动态靶标旋转臂(2)的平板面上，第一量角器(12)和第二量角器(15)的半圆形刻度环的圆心在反射镜(3)的反射面上；所述第一小指针(13)和第二小指针(16)对应于第四量角器(23)和第三量角器(17)的位置安装在环形定位架(11)上，大指针(18)通过锁紧螺钉和螺母(20)固定在第三量角器(17)上，所述激光笔(19)固定于大指针(18)的前端。

2.根据权利要求1所述的辅助经纬仪与靶标光路对接的指向装置，其特征在于，所述环形定位架(11)通过固定螺钉(14)与反射镜座(10)固定，环形定位架(11)和反射镜座(10)同心安装。

3.根据权利要求1所述的辅助经纬仪与靶标光路对接的指向装置的光路对接方法，其特征是，该方法由以下步骤实现：

步骤一、调整动态靶标(4)与经纬仪的位置，记录动态靶标旋转臂(2)平板面和反射镜座(10)安装面的固定夹角α；

步骤二、调整第三量角器(17)与第四量角器(23)成90°角，调整反射镜座(10)的空间倾角，使第二小指针(16)在第二量角器(15)上的指示值为0°，读出第一小指针(13)在第一量角器(12)上的角度值θ_xoy；

步骤三、顺时针拨动大指针(18)，使大指针(18)在第三量角器(17)上的角度值为β_xoy，所述β_xoy＝α+θ_xoy-90°，固定大指针(18)在第三量角器(17)上的位置；

步骤四、移动动态靶标(4)位置并调整动态靶标(4)的倾角，使大指针(18)所指方向与经纬仪(9)主镜筒(7)的安装方向在同一直线上；点亮激光笔(19)，采用白纸在经纬仪(9)镜头前承接激光笔(19)投射的光斑，判断光斑是否投射在镜头内，如果是，则执行步骤五，如果否，继续移动动态靶标位置并调整靶标倾角，直到激光笔(19)的光斑投射在经纬仪(9)镜头内；

步骤五、旋转动态靶标旋转臂(2)，调整在0°、90°、180°和270°时，光斑在经纬仪(9)的镜头内，实现经纬仪(9)与动态靶标(4)的光路对接。