一種激光發射軸和光學視軸的平行度檢測裝置的制作方法

本發明屬于光電檢測技術領域，具體涉及一種激光發射軸和光學視軸的平行度檢測裝置。

背景技術：

角錐棱鏡(也稱為回歸反射器)作為一種光學裝置，是一種依據臨界角原理制造的內部全反射棱鏡，它不受入射角度大小的影響，能將入射光反射180°。也就是說，對于任何一條進入通光孔徑的入射光線，都將被高效地按原方向反射回去。角錐棱鏡7的工作原理如圖1所示：角錐棱鏡7是由入射光線Ⅰ、出射光線Ⅱ、第一反射面Ⅲ、第二反射面Ⅳ、第三反射面Ⅴ組成的。在理想情況下，入射光線經相互垂直的三個反射面相繼反射后，出射光線嚴格地與入射光線相平行。因此，它在激光測距儀、干涉儀、波長計以及激光諧振腔中都得到廣泛應用。

現代光電對抗設備一般都會集成激光發射和跟蹤捕獲功能。在設備裝調過程中，需要精密檢測激光發射軸和光學視軸的平行度。如果激光發射軸和光學視軸的平行度存在較大的平行度誤差，將導致激光光斑不能準確落在跟蹤捕獲點上，進而影響激光干擾和損傷效果。

目前，國內外對激光發射軸和光學視軸的平行度校正裝置已有若干種，與本發明最為接近的現有技術是光電綜合標校系統光軸平行度標校裝置(艦船電子對抗期刊，第34卷第5期，2011年10月，47-49頁)。如圖2所示，該校正裝置包括目標靶板1、感光相紙2、激光測距儀3、被測設備4。感光相紙2緊密貼在目標靶板1上，使感光相紙2的中心落在目標靶板1的中心上，激光測距儀3的發射光軸與目標靶板1的靶面垂直，被測設備4的接收面與目標靶板1以及感光相紙2的工作面平行。該校正裝置的工作原理是：在距離光電對抗設備一定遠的距離處架設紅外光源目標靶板1，利用感光相紙2對激光光斑進行聚焦采集，跟蹤捕獲設備將目標靶板1上的紅外光源鎖定在視場中心，發射激光并記錄激光光斑在目標靶板1上與紅外光源的位置偏差，激光測距儀3測量出目標靶板1與光電對抗設備的距離，計算激光發射軸和光學視軸的平行度偏差。該校正裝置的缺點是：耗費人員較多、工作效率低，同時測量激光光斑在目標靶板1上與紅外光源的位置偏差采用的是鋼板尺或游標卡尺，測量精度有限，無法提高激光發射軸與光學視軸的平行度精度，在很大程度上限制了激光發射軸和光學視軸平行度裝調的精度。

技術實現要素：

為了解決現有光電綜合標校系統光軸平行度標校裝置存在的耗費人員多、工作效率低、測量精度有限的問題，本發明提供一種激光發射軸和光學視軸的平行度檢測裝置。

本發明為解決技術問題所采用的技術方案如下：

本發明的一種激光發射軸和光學視軸的平行度檢測裝置，包括：

角錐棱鏡；

在角錐棱鏡光軸上，從左至右依次放置有兩維擺鏡和CCD相機，所述兩維擺鏡與角錐棱鏡光軸成45度角；

在與兩維擺鏡法線成45度角的方向上放置激光器；

與兩維擺鏡電連接的兩維擺鏡控制器；

與兩維擺鏡控制器電連接的數據處理計算機，所述CCD相機輸出端與數據處理計算機電連接；

所述激光器發射的平行激光束依次經兩維擺鏡反射、角錐棱鏡反射、兩維擺鏡透射、CCD相機匯聚后進行成像，并由數據處理計算機顯示激光光斑；當激光發射軸和光學視軸相互平行時，激光光斑位于CCD相機靶面中心，當激光發射軸和光學視軸存在平行度誤差時，激光光斑偏離CCD相機靶面中心，此時通過兩維擺鏡控制器控制兩維擺鏡進行兩個自由度的運動來改變激光束方向，最終使激光發射軸和光學視軸相互平行。

進一步的，所述激光器采用532nm、50mW的激光發射器。

進一步的，所述兩維擺鏡采用半反半透光學平面鏡。

進一步的，所述兩維擺鏡控制器采用DSP數字控制器。

進一步的，所述角錐棱鏡采用光學玻璃K9制成，三個錐角相等。

進一步的，所述CCD相機采用紅外相機。

進一步的，所述數據處理計算機采用普通工控機。

本發明的有益效果是：

1、本發明通過將激光器發射出的激光光束按照原方向反射回兩維擺鏡中，激光光束聚焦成像在CCD相機上，通過激光光斑脫靶量的提取及判讀實現激光發射軸與光學視軸的平行度閉環檢測。

2、由于采用角錐棱鏡作為激光發射元件，利用角錐棱鏡的自準發射特性，將激光光束角度不變地反射回兩維擺鏡中。

3、此外，角錐棱鏡的自準特性使該檢測裝置工作時與被測設備不需嚴格對準，同時在檢測過程中不受環境因素影響，該檢測裝置的固定位置偏移或變形對反射回去的光束方向無影響，這樣該檢測裝置可以方便地安裝在激光發射與跟蹤設備的前端，與激光對抗設備固連。

4、本發明的檢測裝置結構簡單，可靠實用，空間體積小，操作方便靈活，更適合于光電對抗設備的室內檢測及裝調。

附圖說明

圖1為角錐棱鏡的工作原理示意圖。

圖2為現有光電綜合標校系統光軸平行度標校裝置的結構示意圖。

圖3為本發明的一種激光發射軸和光學視軸的平行度檢測裝置的結構示意圖。

圖4為本發明工作原理說明中電視脫靶量示意圖。

圖中：1、目標靶板，2、感光相紙，3、激光測距儀，4、被測設備，5、激光器，6、兩維擺鏡，7、角錐棱鏡，8、CCD相機，9、兩維擺鏡控制器，10、數據處理計算機。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明作進一步詳細說明。

如圖3所示，本發明的一種激光發射軸和光學視軸的平行度檢測裝置，主要包括：激光器5、兩維擺鏡6、角錐棱鏡7、CCD相機8、兩維擺鏡控制器9、數據處理計算機10。在角錐棱鏡7的光軸(光的傳播方向)上，從左至右，依次放置兩維擺鏡6和CCD相機8；兩維擺鏡6向左偏并與角錐棱鏡7光軸成45度角放置；在與兩維擺鏡6的法線成45度角的方向上放置激光器5；兩維擺鏡控制器9和兩維擺鏡6通過電纜相連；CCD相機8的輸出端與數據處理計算機10通過電纜相連；兩維擺鏡控制器9與數據處理計算機10通過電纜相連。

工作原理說明：由激光器5發射出的平行激光光束入射至兩維擺鏡6上，平行的激光光束經兩維擺鏡6反射后入射至角錐棱鏡7上，兩維擺鏡6可以通過兩維擺鏡控制器9的控制進行兩個自由度的運動，進而調節兩維擺鏡6的放置角度實現激光光束方向的改變。根據背景技術中介紹的角錐棱鏡7的特性，入射至角錐棱鏡7上的激光光束按照原方向反射回兩維擺鏡6上，經兩維擺鏡6透射后匯聚到CCD相機8中，經CCD相機8進行成像后輸出給數據處理計算機10，并由數據處理計算機10顯示激光光斑。

如圖4所示，如果激光發射軸和光學視軸是完全平行的，那么經角錐棱鏡7反射回兩維擺鏡6上的激光光束在CCD相機8中的成像即激光光斑應該位于CCD相機8靶面中心位置。由于激光發射軸和光學視軸存在平行度的誤差，導致經角錐棱鏡7反射回兩維擺鏡6上的激光光束在CCD相機8中的成像即激光光斑偏離CCD相機8靶面中心位置，存在X向和Y向的偏移量。此時可以通過兩維擺鏡控制器9對兩維擺鏡6的放置角度進行調節，使X向和Y向的偏移量均為零，也就是使激光發射軸和光學視軸平行。

本實施方式中，激光器5采用532nm(50mW)的激光發射器。

本實施方式中，兩維擺鏡6采用光學鍍膜方法鍍成半反半透光學平面鏡。

本實施方式中，兩維擺鏡控制器9采用DSP數字控制器。

本實施方式中，角錐棱鏡7采用光學玻璃K9制成，三個錐角相等，玻璃角的誤差可以精密加工至1角秒以內。

本實施方式中，CCD相機8采用紅外相機。

本實施方式中，數據處理計算機10采用普通工控機。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。