CN103439089B - 平行光管焦面位置自动标校装置及标校方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种平行光管焦面位置自动标校装置及标校方法，装置包括分划板、五角棱镜、瞄准***以及主控计算机；被测平行光管设置于分划板以及五角棱镜之间；五角棱镜设置于被测平行光管的出光口处；瞄准***设置于光路经五角棱镜转折后的出射光路上；主控计算机分别控制分划板以及五角棱镜的移动、以及控制瞄准***的图像数据采集。本发明提供了一种标校效率高以及判读误差低的平行光管焦面位置自动标校装置及标校方法。

Description

平行光管焦面位置自动标校装置及标校方法
技术领域
本发明属光学领域，涉及一种平行光管焦面位置自动标校装置及标校方法，尤其涉及一种大口径平行光管焦面位置的标校、光束准直性的评价及其焦距的测量装置及方法。
背景技术
目前，在大口径平行光管的标校过程中，广泛采用五角棱镜法，该方法通过五角棱镜在平行光管通光口径内扫描，对平行光管调焦时，使分划板的纵向位置误差变成观察分划板像的横向位置移动量，从而得到平行光管光束平行性数据，并以此来确定平行光管的焦面位置。
分划板像的横向位置移动量的测量通常采用的方法是用经纬仪接收，人眼瞄准读数，因此存在经纬仪测角精度有限引起的的标校精度不够、测试人员瞄准***行光管实际焦面位置和理想焦面位置的关系，标校过程要反复地调整平行光管实际焦面位置，重复五角棱镜在平行光管通光口径内的扫描，直到分划板像的横向位置移动量最小，则认为标校结束。因此，采用人工瞄准判读的五角棱镜法工作量大，效率低，标校精度低。
发明内容
为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种标校效率高以及判读误差低的平行光管焦面位置自动标校装置及标校方法。
本发明的技术解决方案是：本发明提供了一种平行光管焦面位置自动标校装置，其特殊之处在于：所述装置包括分划板、五角棱镜、瞄准***以及主控计算机；被测平行光管设置于分划板以及五角棱镜之间；所述五角棱镜设置于被测平行光管的出光口处；所述瞄准***设置于光路经五角棱镜转折后的出射光路上；所述主控计算机分别控制分划板以及五角棱镜的移动、以及控制瞄准***的图像数据采集。
上述平行光管焦面位置自动标校装置还包括与主控计算机相连的移动平台；所述主控计算机通过移动平台分别控制分划板以及五角棱镜的移动。
上述移动平台包括像面平移台，所述分划板置于像面平移台上；所述主控计算机与像面平移台相连。
上述移动平台包括五角棱镜扫描平移台，所述五角棱镜置于五角棱镜扫描平移台上；所述主控计算机与五角棱镜扫描平移台相连。
上述移动平台包括精密转台；所述瞄准***置于精密转台上；所述主控计算机与瞄准***相连。
上述瞄准***包括标准准直物镜以及CCD图像采集装置；所述标准准直物镜以及CCD图像采集装置依次设置于光路经五角棱镜转折后的出射光路上。
一种基于如上所述的平行光管焦面位置自动标校装置的标校方法，其特殊之处在于：所述方法包括以下步骤：
1）打开被测平行光管自带光源，照亮搭载于像面平移台的分化板；
2）将五角棱镜扫描平移台置于被测平行光管的出光口前，并将五角棱镜固定于五角棱镜扫描平移台的载物台上；
3）将由标准准直物镜和CCD图像采集装置组成的瞄准***加装于精密转台上，使标准准直物镜置于精密转台的转轴中心；
4）通过五角棱镜扫描平移台带动五角棱镜在被测平行光管全通光口径内扫描，调整五角棱镜扫描平移台，使经五角棱镜折转后的光在五角棱镜扫描平移台扫描移动过程中，全部被标准准直物镜和CCD图像采集装置组成的瞄准***接收；
5）分化板的当前位置与被测平行光管的理想像面位置相差较大时，五角棱镜扫描平移台带动五角棱镜在被测平行光管的出光孔径内小范围扫描移动，通过CCD图像采集装置实时采集判读，确定分化像的移动方向，由五角棱镜的扫描方向及分划板像的移动方向可确定此时分化板的位置与理想焦面位置的关系，确定分化板的移动方向；
6）按步骤5）确定的移动方向通过像面平移台以小步长移动分化板，重复步骤5），直到在被测平行光管的全出光孔径内扫描移动，分划板像的横向位置移动量最小，此时分化板的当前位置与被测平行光管的理想像面位置一致，被测平行光管焦面位置的标校完毕。
7）主控计算机控制精密转台转动；CCD图像采集装置采集对准分划板上已知线宽的线对，记录此时转台对应的角度，由精密测角法，标定被测平行光管的焦距。
本发明的优点是：
本发明提供了一种平行光管焦面位置自动标校装置及标校方法，该装置由标准准直物镜、分划板、五角棱镜、CCD图像采集装置、高精度像面平移台、五角棱镜扫描平移台、主控计算机、精密转台组成。本发明采用CCD成像、图像处理自动判读、程序设定可实现五角棱镜法标校大口径平行光管的自动化，减少操作人员的工作量，提高了标校效率，同时也避免了不同人员判读的误差，标校结果精度高、重复性好。焦面位置确定后，主控计算机控制精密转台转动相应角度、CCD图像采集装置瞄准已知线宽的分化板上的线对，由精密测角法，自动测量平行光管的焦距。
1、本发明利用CCD图像处理技术和计算机控制技术实现了大口径平行光管焦面位置自动标校和平行光管焦距的自动标定，提高了测试效率。
2、本发明通过标准准直物镜和CCD的优化配置，CCD图像处理技术，提高了标校精度，该装置的标校精度可达到0.5″，而通常人工的标校精度为1″。
3、通过对标校过程的程序控制和图像处理的判读，提高了标校结果的置信度。避免了标校人员因瞄准习惯不同而带入的误差。
附图说明
图1是本发明所提供的平行光管焦面位置自动标校装置的结构示意图；
其中：
1-像面平移台；2-分划板；3-五角棱镜；4-五角棱镜扫描平移台；5-标准准直物镜；6-CCD图像采集装置；7-主控计算机；8-精密转台；9-被测平行光管。
具体实施方式
参见图1，本发明提供了一种平行光管焦面位置自动标校装置，该装置包括标准准直物镜5、分划板2、五角棱镜3、CCD图像采集装置6、高精度像面平移台1、五角棱镜扫描平移台4、主控计算机7以及精密转台8组成。
被测平行光管9设置于分划板2以及五角棱镜3之间；五角棱镜3设置于被测平行光管9的出光口处；瞄准***设置于光路经五角棱镜3转折后的出射光路上；主控计算机7分别控制分划板2、五角棱镜3的移动和瞄准***的图像采集。
为了便于主控计算机7对分划板2、五角棱镜3以及瞄准***的精确控制，本发明所提供的平行光管焦面位置自动标校装置还包括与主控计算机7相连的移动平台；主控计算机7通过移动平台分别控制分划板2、五角棱镜3的移动。
移动平台包括像面平移台1、五角棱镜扫描平移台4以及精密转台8；分划板2置于像面平移台1上；五角棱镜3置于五角棱镜扫描平移台4上；瞄准***置于精密转台8上；主控计算机7分别与像面平移台1、五角棱镜扫描平移台4以及瞄准***相连。
瞄准***包括标准准直物镜5以及CCD图像采集装置6；标准准直物镜5以及CCD图像采集装置6依次设置于光路经五角棱镜3转折后的出射光路上。
本发明的具体工作方式是：
（1）打开被测平行光管9自带光源照亮搭载于像面平移台1的分化板2；
（2）将五角棱镜扫描平移台4置于被测平行光管9的出光口前，并将五角棱镜3固定于五角棱镜扫描平移台4的载物台上；
（3）将由标准准直物镜5和CCD图像采集装置6组成的瞄准***加装于精密转台8上，使标准准直物镜5置于精密转台8的转轴中心；
（4）通过五角棱镜扫描平移台4带动五角棱镜3在被测平行光管9全通光口径内扫描，调整五角棱镜扫描平移台4，使经五角棱镜3折转后的光在五角棱镜扫描平移台4扫描移动过程中，全部被标准准直物镜5和CCD图像采集装置6组成的瞄准***接收，分化板2经被测平行光管、五角棱镜转向、标准准直物镜成像于CCD图像采集装置6；
（5）分化板2的当前位置与被测平行光管9的理想像面位置相差较大时，五角棱镜扫描平移台4带动五角棱镜3在被测平行光管9的出光孔径内小范围扫描移动，通过CCD图像采集装置6实时采集判读，确定分化像的移动方向，由五角棱镜3的扫描方向及分划板像的移动方向可确定此时分化板2的位置与理想焦面位置的关系，从而确定分化板2的移动方向。
（6）按步骤5确定的移动方向通过像面平移台1以小步长移动分化板2，重复步骤（5），直到在被测平行光管的全出光孔径内扫描移动，分划板像的横向位置移动量最小，此时分化板2的当前位置与被测平行光管9的理想像面位置一致，被测平行光管焦面位置的标校完毕。被测平行光管的光束准直性由分划板像的横向位置移动量与标准准直物镜5焦距的比值给出；
（7）主控计算机7控制精密转台8转动相应角度、CCD图像采集装置6采集瞄准已知线宽的分化板上的线对，由精密测角法，标定被测平行光管9的焦距。

Claims (2)

1.一种平行光管焦面位置自动标校装置的标校方法，所述平行光管焦面位置自动标校装置包括分划板、五角棱镜、瞄准***以及主控计算机；被测平行光管设置于分划板以及五角棱镜之间；所述五角棱镜设置于被测平行光管的出光口处；所述瞄准***设置于光路经五角棱镜转折后的出射光路上；所述主控计算机分别控制分划板以及五角棱镜的移动、以及控制瞄准***的图像数据采集；
所述平行光管焦面位置自动标校装置还包括与主控计算机相连的移动平台；所述主控计算机通过移动平台分别控制分划板以及五角棱镜的移动；
所述移动平台包括像面平移台，所述分划板置于像面平移台上；所述主控计算机与像面平移台相连；
所述移动平台还包括五角棱镜扫描平移台，所述五角棱镜置于五角棱镜扫描平移台上；所述主控计算机与五角棱镜扫描平移台相连；
所述移动平台还包括精密转台；所述瞄准***置于精密转台上；所述主控计算机与瞄准***相连；
所述瞄准***包括标准准直物镜以及CCD图像采集装置；所述标准准直物镜以及CCD图像采集装置依次设置于光路经五角棱镜转折后的出射光路上；
其特征在于：所述方法包括以下步骤：
1)打开被测平行光管自带光源，照亮搭载于像面平移台的分划板；
2)将五角棱镜扫描平移台置于被测平行光管的出光口前，并将五角棱镜固定于五角棱镜扫描平移台的载物台上；
3)将由标准准直物镜和CCD图像采集装置组成的瞄准***加装于精密转台上，使标准准直物镜置于精密转台的转轴中心；
4)通过五角棱镜扫描平移台带动五角棱镜在被测平行光管全通光口径内扫描，调整五角棱镜扫描平移台，使经五角棱镜折转后的光在五角棱镜扫描平移台扫描移动过程中，全部被标准准直物镜和CCD图像采集装置组成的瞄准***接收；
5)分划板的当前位置与被测平行光管的理想像面位置相差较大时，五角棱镜扫描平移台带动五角棱镜在被测平行光管的出光孔径内小范围扫描移动，通过CCD图像采集装置实时采集判读，确定分划板像的移动方向，由五角棱镜的扫描方向及分划板像的移动方向可确定此时分划板的位置与理想焦面位置的关系，确定分划板的移动方向；
6)按步骤5)确定的移动方向通过像面平移台以小步长移动分划板，重复步骤5)，直到在被测平行光管的全出光孔径内扫描移动，分划板像的横向位置移动量最小，此时分划板的当前位置与被测平行光管的理想像面位置一致，被测平行光管焦面位置的标校完毕。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤6)之后还包括：
7)主控计算机控制精密转台转动；CCD图像采集装置采集对准分划板上已知线宽的线对，记录此时转台对应的角度，由精密测角法，标定被测平行光管的焦距。
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