[發明專利]具有大范圍擴徑及自檢功能的多軸平行性檢測裝置

有效

• 申請號: 201610261626.7
• 申請日: 2016-04-26
• 公開（公告）號: CN105783788B
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 張磊;張凱;高天元;鄭建平
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: G01B11/26
• 分類號: G01B11/26;G01M11/02
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所(普通合伙)22210
• 代理人: 劉慧宇

技術領域

本發明涉及一種具有大范圍擴徑及自檢功能的多軸平行性檢測裝置，屬于光軸平行性檢測技術領域。

背景技術

目前常用的多光譜光軸平行性測試方法，主要有投影靶板法、平行光管法、小口徑平行光管法和五棱鏡法等，其中平行光管法的測試準確度較高，目前為止，通常使用平行光管進行測試。大口徑平行光管法采用的裝置主要由光源、十字分劃板、大口徑平行光管和各種基座組成，在使用過程中，需將被測光束包含在平行光管口徑之內。現有技術參考文獻：光電系統多光軸平行性校準方法的研究，馬世幫，楊紅，楊照金，郭羽，康登魁，應用光學，2011年9月，第32卷第5期，該技術方案的缺點：1、測試方法存在著針對性強，受主觀因素影響大，精度差等特點；2、當被測平行光束口徑大于平行光管口徑時，無法滿足測量要求；3、檢測只能在實驗室內進行，對于野外實際測試的適應性不足。

發明內容

本發明為了解決現有的光軸平行性檢測技術，存在精度差、受自身口徑影響大、無法進行野外測試的問題，本發明提供了具有大范圍擴徑及自檢功能的多軸平行性檢測裝置，利用該裝置的光軸平行性檢測方法，以及該裝置的自檢和自校方法。利用單個平行光管，實現了可見光、紅外光與激光光軸平行性的檢測，可以實現大范圍擴徑和二維掃描，并且能夠實現裝置的自檢和自校。裝置占用空間小，便于攜帶，適合野外使用。

具有大范圍擴徑及自檢功能的多軸平行性檢測裝置，其特征是，該裝置由平行光管組件、反射鏡組件、小范圍擴徑組件、大范圍擴徑組件、自校準組件、精調平臺和三腳架組成；精調平臺設置在三腳架上；反射鏡組件固定在精調平臺上；平行光管組件設置在精調平臺的下方且置于三腳架內部；小范圍擴徑組件和大范圍擴徑組件分別設置在反射鏡組件兩側，小范圍擴徑組件可繞反射鏡組件轉動，大范圍擴徑組件可繞反射鏡組件轉動；自校準組件設置在小范圍擴徑組件的外側。

所述平行光管組件由平行光管、分光元件、寬光源和CCD組成，分光元件設置在平行光管的焦點和次鏡之間，寬光源和CCD分別設置在平行光管的焦點和共軛焦點位置處；可以實現發射和接收可見光、紅外光和激光的功能；其中，平行光管采用傳統的離軸牛頓式結構。

所述反射鏡組件包含主反射鏡與次反射鏡，次反射鏡位于主反射鏡后端，光線一部分可以透過主反射鏡到達次反射鏡，實現大范圍擴徑組件光線的引入和引出。

所述小范圍擴徑組件由兩個平行放置的第一反射鏡和第二反射鏡構成；小范圍擴徑組件通過第一轉動副與主鏡對應的位置連接在反射鏡組件上，實現旋轉功能。

所述的大范圍擴徑組件包括第一五棱鏡、第二五棱鏡、第三五棱鏡、第四五棱鏡、第一延長臂、第二延長臂、第一雙光楔和第二雙光楔；其中，第一延長臂通過第三轉動副與第二延長臂連接，第二延長臂通過第二轉動副與次反射鏡的對應位置連接在反射鏡組件；在第一延長臂的兩端設置第一五棱鏡和第二五棱鏡；在第二延長臂的兩端設置第三五棱鏡和第四五棱鏡；在第一延長臂的一端設置第一雙光楔；在第二延長臂的一段設置第二雙光楔；第二延長臂通過第二轉動副繞反射鏡組件旋轉，第一延長臂通過第三轉動副繞第二延長臂旋轉，實現空間大范圍掃描。

所述自校準組件包含主基準角鏡和主基準反射鏡，二者與入射光線垂直放置，用于裝置自檢。

具有大范圍擴徑及自檢功能的多軸平行性檢測裝置的光軸平行性檢測方法，其特征在于，該方法包括下列步驟：

步驟一，調整小范圍擴徑組件或大范圍擴徑組件，再調整精調平臺，引入被檢設備發射的平行光；

步驟二，被檢設備發出的平行光通過反射鏡組件進入平行光管組件，成像在平行光管組件的像平面CCD上，調整精調平臺，使被檢測的一路光線的像與基準分劃中心嚴格對中；

步驟三，觀察另一路被檢光線在像平面CCD上的成像位置，若所成像點位置與基準分劃中心重合，則說明所檢設備光軸平行性良好；若像點位置與基準分劃中心不重合，根據像點位置與基準分劃中心的偏差距離以及光管焦距計算出平行度偏差。

具有大范圍擴徑及自檢功能的多軸平行性檢測裝置的自檢和自校方法，其特征在于，該方法具體過程為：

裝置使用之前，利用主基準反射鏡完成平行光管組件焦距的調整，且利用主基準角鏡確定了基準十字刻線的位置；平行光管組件發出的平行光，經過主反射鏡反射后，入射到主基準平面鏡上，經反射入射到主反射鏡上，再經反射進入平行光管組件中并且在像平面CCD成像；經過比較返回光線所成的像與自身基準十字刻線的差異，可以檢測光管是否離焦，實現對平行光管組件的動態檢測；