CN110849592B - 带有先验判断的光学设备数字化视场检测***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种带有先验判断的光学设备数字化视场检测***及方法，***包括上位机，以及同轴依次设置的数码前置镜组件、待测光学***、平行光管和分划板；其中平行光管和分划板，共同作为目标发生器；数码前置镜组件，用于采集目标发生器经待测光学***成像后的图像；上位机，用于控制数码前置镜组件采集图像，同时用于显示图像，并对采集到的图像进行处理以实现对待测光学***视场的检测。方法基于上述***实现产品合格性先验判断和视场检测。本发明通过设计特殊形式的分划板，不仅能实现对光学***数字化视场的检测，并带有产品合格性先验判断，具有测量过程简单高效、便捷性高、测量结果准确、适应性广等优点。

Description

带有先验判断的光学设备数字化视场检测***及方法
技术领域
本发明属于微光视场检测领域，特别涉及一种带有先验判断的光学设备数字化视场检测***及方法。
背景技术
随着光学***应用的日益完善，对光学***视场的测试和评价的需求也在不断增加，尤其是微光光学***。由于光学***对作用距离和精度有很高的要求，大视场光学***能够提供更多的信息，对***的检测起到很大的作用，从而提高使用效率，是目前光学***的发展方向之一；且随着目前微光技术的发展，微光仪器的尺寸也越来越大，因此也迫切需要大视场的微光光学***与之匹配。
由于微光设备特殊的应用环境，要求能获取设备的全视场范围，因此用于检测视场的仪器必须提供更大的视场，且随着大视场光学***的发展，视场检测技术也必须与之适应。
平行光管是对目前大多数光学***各项性能指标检测的有效设备，利用平行光管对准待测光学***，使平行光管与待测光学***光轴一致，通过判断分划板上设计的标准图形经过待测光学***所成像的极限位置来评价待测光学***的视场。但是这种方法仅限于粗略检测光学***的视场范围，测量精度较低，具有局限性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有成本低、操作简单、检测高效、检测精度高、适应性广等特点的光学设备数字化视场检测***及方法。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种带有先验判断的光学设备数字化视场检测***，该***包括上位机，以及同轴依次设置的数码前置镜组件、待测光学***、平行光管和分划板；
所述平行光管和分划板，共同作为目标发生器；
所述数码前置镜组件，用于采集所述目标发生器经待测光学***成像后的图像；
所述上位机，用于控制所述数码前置镜组件采集图像，同时用于显示图像，并对采集到的图像进行处理以实现对待测光学***视场的检测。
进一步地，所述分划板包括三个同心同平面设置的三个矩形框，由内至外分别记为第一矩形框、第二矩形框、第三矩形框；还包括设置于分划板中心的十字刻线；
所述第一矩形框，用于实现定标；
所述第二矩形框，用于作为评价待测光学***是否合格的标准；
所述第三矩形框，用于限制最大视场范围；
所述十字刻线，用于为将数码前置镜组件、待测光学***调节至与目标发生器同轴提供基准，并用于为所述定标提供基准。
基于上述带有先验判断的光学设备数字化视场检测***的检测方法，该方法包括：
步骤1、调节数码前置镜组件、待测光学***的水平和俯仰，直至与平行光管和分划板构成的目标发生器同轴；
步骤2、通过第一矩形框实现定标；
步骤3、通过上位机将待测光学***的焦距和视度分别调节至无穷远和零视度；
步骤4、上位机控制数码前置镜组件采集图像，并通过上位机上的显示区域将图像调至清晰；
步骤5、观察成像视场区域，若不能观察到第二矩形框经待测光学***的成像，则判定待测光学***为不合格，结束待测光学***视场检测；否则判定待测光学***为合格，并执行下一步；
步骤6、通过采集到的图像分别求取第一矩形框经待测光学***成像后的矩形框的四个顶点坐标、待测光学***成像的矩形视场的四个顶点坐标，并根据第一矩形框对应的四个顶点坐标求取第一矩形框经待测光学***成像后的矩形框的边长l，根据待测光学***成像的矩形视场的四个顶点坐标求取矩形视场各边长的中点坐标；
步骤7、根据第一矩形框的实际边长l1和所述边长l求取待测光学***的成像倍率a：
Figure BDA0002275304370000021
步骤8、假设第一矩形框定标时所占的实际视场角为θ，结合θ和平行光管物镜的焦距F，求取数码前置镜组件CMOS像素尺寸比例因子k：
k＝l/(tan(θ)*F)
步骤9、根据步骤6所述矩形视场各边长的中点坐标求取所述矩形视场的水平边长L1、垂直边长L2；
步骤10、基于所述成像倍率a、尺寸比例因子k、水平边长L1、垂直边长L2，求取待测光学***成像的矩形视场的水平视场角2ω1和垂直视场角2ω2：
Figure BDA0002275304370000031
Figure BDA0002275304370000032
本发明与现有技术相比，其显著优点为：创新性的设计了一种特殊形式(包括同心同平面设置的三个矩形框，以及设置于中心位置处的十字刻线)的分划板，以十字刻线为基准，能实现快速调节***部件同轴；此外，根据视场区域能否看到位于中间位置的矩形框成像判别待测光学***的合格性，实现产品合格性的先验判断，只有合格时才进一步进行视场的精确检测，避免了不必要的检测，节省了时间、提高了效率；本发明具有结构简单、成本低，检测高效、检测精度高等优点。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1为本发明带有先验判断的光学设备数字化视场检测***的结构示意图。
图2为本发明分划板的结构示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
结合图1，本发明提供了一种带有先验判断的光学设备数字化视场检测***，该***包括上位机1，以及同轴依次设置的数码前置镜组件2、待测光学***3、平行光管4和分划板5；
平行光管4和分划板5，共同作为目标发生器；
数码前置镜组件2，用于采集目标发生器经待测光学***3成像后的图像；
上位机1，用于控制数码前置镜组件2采集图像，同时用于显示图像，并对采集到的图像进行处理以实现对待测光学***3视场的检测。
进一步地，在其中一个实施例中，数码前置镜组件2、待测光学***3分别通过可调节支架固定，可调节支架用于调节数码前置镜组件2、待测光学***3的水平和俯仰，以实现与目标发生器同轴。
进一步地，在其中一个实施例中，分划板5包括三个同心同平面设置的三个矩形框，由内至外分别记为第一矩形框53、第二矩形框52、第三矩形框51；还包括设置于分划板5中心的十字刻线54；
第一矩形框53，用于实现定标；
第二矩形框52，用于作为评价待测光学***3是否合格的标准；
第三矩形框51，用于限制最大视场范围；
十字刻线54，用于为将数码前置镜组件2、待测光学***3调节至与目标发生器同轴提供基准，并用于为定标提供基准。
进一步优选地，在其中一个实施例中，第一矩形框53具体通过经纬仪实现定标。
进一步优选地，在其中一个实施例中，第一矩形框53为正方形框。
基于上述带有先验判断的光学设备数字化视场检测***的检测方法，该方法包括：
步骤1、调节数码前置镜组件2、待测光学***3的水平和俯仰，直至与平行光管4和分划板5构成的目标发生器同轴；
步骤2、通过第一矩形框53实现定标；
步骤3、通过上位机1将待测光学***3的焦距和视度分别调节至无穷远和零视度；
步骤4、上位机1控制数码前置镜组件2采集图像，并通过上位机1上的显示区域将图像调至清晰；
步骤5、观察成像视场区域，若不能观察到第二矩形框52经待测光学***3的成像，则判定待测光学***3为不合格，结束待测光学***3视场检测；否则判定待测光学***3为合格，并执行下一步；
步骤6、通过采集到的图像分别求取第一矩形框53经待测光学***3成像后的矩形框的四个顶点坐标、待测光学***3成像的矩形视场的四个顶点坐标，并根据第一矩形框53对应的四个顶点坐标求取第一矩形框53经待测光学***3成像后的矩形框的边长l，根据待测光学***3成像的矩形视场的四个顶点坐标求取矩形视场各边长的中点坐标；
步骤7、根据第一矩形框53的实际边长l1和边长l求取待测光学***3的成像倍率a：
Figure BDA0002275304370000041
步骤8、假设第一矩形框53定标时所占的实际视场角为θ，结合θ和平行光管4物镜的焦距F，求取数码前置镜组件2CMOS像素尺寸比例因子k：
k＝l/(tan(θ)*F)
步骤9、根据步骤6矩形视场各边长的中点坐标求取矩形视场的水平边长L1、垂直边长L2；
步骤10、基于成像倍率a、尺寸比例因子k、水平边长L1、垂直边长L2，求取待测光学***3成像的矩形视场的水平视场角2ω1和垂直视场角2ω2：
Figure BDA0002275304370000051
Figure BDA0002275304370000052
综上，本发明通过设计特殊形式的分划板，不仅能实现对光学***数字化视场的检测，并带有产品合格性先验判断，具有测量过程简单高效、便捷性高、测量结果准确、适应性广等优点。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (1)

1.带有先验判断的光学设备数字化视场检测方法，其特征在于，该方法针对带有先验判断的光学设备数字化视场检测***，该***包括上位机(1)，以及同轴依次设置的数码前置镜组件(2)、待测光学***(3)、平行光管(4)和分划板(5)；
所述平行光管(4)和分划板(5)，共同作为目标发生器；
所述数码前置镜组件(2)，用于采集所述目标发生器经待测光学***(3)成像后的图像；
所述上位机(1)，用于控制所述数码前置镜组件(2)采集图像，同时用于显示图像，并对采集到的图像进行处理以实现对待测光学***(3)视场的检测；
所述数码前置镜组件(2)、待测光学***(3)分别通过可调节支架固定，可调节支架用于调节数码前置镜组件(2)、待测光学***(3)的水平和俯仰，以实现与目标发生器同轴；
所述分划板(5)包括三个同心同平面设置的三个矩形框，由内至外分别记为第一矩形框(53)、第二矩形框(52)、第三矩形框(51)；还包括设置于分划板(5)中心的十字刻线(54)；
所述第一矩形框(53)，用于实现定标；
所述第二矩形框(52)，用于作为评价待测光学***(3)是否合格的标准；
所述第三矩形框(51)，用于限制最大视场范围；
所述十字刻线(54)，用于为将数码前置镜组件(2)、待测光学***(3)调节至与目标发生器同轴提供基准，并用于为所述定标提供基准；
所述第一矩形框(53)具体通过经纬仪实现定标；
所述第一矩形框(53)为正方形框；
所述方法包括：
步骤1、调节数码前置镜组件(2)、待测光学***(3)的水平和俯仰，直至与平行光管(4)和分划板(5)构成的目标发生器同轴；
步骤2、通过第一矩形框(53)实现定标；
步骤3、通过上位机(1)将待测光学***(3)的焦距和视度分别调节至无穷远和零视度；
步骤4、上位机(1)控制数码前置镜组件(2)采集图像，并通过上位机(1)上的显示区域将图像调至清晰；
步骤5、观察成像视场区域，若不能观察到第二矩形框(52)经待测光学***(3)的成像，则判定待测光学***(3)为不合格，结束待测光学***(3)视场检测；否则判定待测光学***(3)为合格，并执行下一步；
步骤6、通过采集到的图像分别求取第一矩形框(53)经待测光学***(3)成像后的矩形框的四个顶点坐标、待测光学***(3)成像的矩形视场的四个顶点坐标，并根据第一矩形框(53)对应的四个顶点坐标求取第一矩形框(53)经待测光学***(3)成像后的矩形框的边长l，根据待测光学***(3)成像的矩形视场的四个顶点坐标求取矩形视场各边长的中点坐标；
步骤7、根据第一矩形框(53)的实际边长l1和所述边长l求取待测光学***(3)的成像倍率a：
Figure FDA0003006994370000021
步骤8、假设第一矩形框(53)定标时所占的实际视场角为θ，结合θ和平行光管(4)物镜的焦距F，求取数码前置镜组件(2)CMOS像素尺寸比例因子k：
k＝l/(tan(θ)*F)
步骤9、根据步骤6所述矩形视场各边长的中点坐标求取所述矩形视场的水平边长L1、垂直边长L2；
步骤10、基于所述成像倍率a、尺寸比例因子k、水平边长L1、垂直边长L2，求取待测光学***(3)成像的矩形视场的水平视场角2ω1和垂直视场角2ω2：
Figure FDA0003006994370000022
Figure FDA0003006994370000023
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