[發明專利]一種光軸標校方法及裝置

有效

• 申請號: 201710940186.2
• 申請日: 2017-10-11
• 公開（公告）號: CN107884763B
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發明（設計）人: 杜國軍;李旭;廖志波;肖正航;穆生博;陰剛華;王聰;賈馨;劉源杰;董欣
• 申請（專利權）人: 北京空間機電研究所
• 主分類號: G01S7/497
• 分類號: G01S7/497
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張曉飛

本發明公開了一種基于角鏡和電動雙光楔的光軸標校方法及裝置，使用同側橫向遷移角鏡將激光測距儀發射的激光束折轉至與入射方向相反，利用電動雙光楔接收折轉后的激光束并用其掃描激光測距儀內部接收系統的探測器，根據電動雙光楔轉動角度和接收系統內的單像元探測器測得的能量值擬合得出激光發射機光軸和接收系統視軸的偏差，該光軸標校裝置包括衰減裝置，同側橫向遷移角鏡，電動雙光楔，數據采集系統及遮光筒，可實現熱真空等特殊環境下光軸的高精度標校。

技術領域

本發明涉及激光測距儀領域，尤其涉及一種適用于熱真空等特殊環境的光軸標校方法及裝置。

背景技術

星載激光測距儀主要用于探測目標和衛星本體之間的距離，自20世紀90年代以來，激光測距技術空間應用取得了重大進步。不完全統計，國際已發射的激光測距儀近20臺套，對于星載激光測距儀來說，為減小噪聲、提高探測效率，激光發射機發散角和接收鏡頭視場角都很小，為保證接收系統能有效接收到激光回波信號，要求接收系統視軸和激光發射光軸必須保證極高的平行度裝調一致性。另外為了提高測量效率，激光測距儀由發展初期采用單波束探測發展到了采用多波數探測，也使得接收系統和發射系統的光軸平行度要求進一步提高。

現有的光軸標校裝置結構如圖1所示，主要包括分劃板16、探測器15、半透半反鏡14、平行光管13、半反半透鏡12和反射鏡，在平行光管13的焦面通過半反半透鏡14設置共軛的光路，一路對應十字分劃板16，一路對應CCD探測器15，在使用前通過光學標定方法將分劃板16和CCD探測器15標定在平行光管13的焦面上，通過光源照明分劃板16提供一個十字分劃板的物，經過半反半透鏡12和反射鏡11反射后，用于測試接收系統的光軸，激光發射機的光束通過半反半透鏡12入射，被平行光管收集后聚焦在CCD探測器15上，通過測試兩者的偏差實現激光測距儀收發系統的平行度測試。此種標校裝置體積大，帶有外部光源，無法集成到密閉空間中，由于激光發射機的激光能量高，容易對人員和探測器造成損傷，尤其是在真空環境下，當接收系統的APD探測器工作時，即使激光發射機的10^-10量級的光進入APD探測器中，也會造成損傷，限制了此種裝置的使用范圍。

發明內容

本發明解決的技術問題是：針對現有激光光軸標校系統體積龐大，無法應用在熱真空等封閉空間內的缺點，提出了一種高精度光軸標校方法及裝置，解決現有系統的不足。

本發明的技術方案是：

一種光軸標校的方法的步驟如下：

1)發射激光束，衰減激光束的能量，利用第一平面鏡和第二平面反射鏡將激光束在水平面內折轉，令折轉后激光束光軸與折轉前激光束光軸平行且方向相反；

2)用電動雙光楔接收折轉后的激光束并轉動電動雙光楔使激光束掃描外部接收系統；

3)采集接收系統內的探測器上測得的激光束光斑強度及該光斑對應的電動雙光楔轉動角度，計算得到接收系統視軸和激光發射機光軸之間的偏差，完成標校。

計算接收系統視軸和激光發射機光軸之間的偏差包括如下步驟：

A)轉動電動雙光楔讓激光束掃描外部接收系統，使激光束打到接收系統內部探測器上的光斑連線為水平直線，計算光斑連線中心點對應電動雙光楔的轉動角度；

B)再次轉動電動雙光楔讓激光束掃描外部接收系統，使激光束打到接收系統內部探測器上的光斑連線為豎直線，并且光斑連線垂直于上一次獲得的光斑連線且過上一次獲得的光斑連線中心點，計算此次獲得的光斑連線中心點對應電動雙光楔的轉動角度；

C)再次轉動電動雙光楔使激光束掃描外部接收系統，使激光束打到接收系統內部探測器上的光斑連線為水平直線，并且光斑連線垂直于上一次獲得的光斑連線且過上一次獲得的光斑連線中心點，計算此次獲得的光斑連線中心點對應電動雙光楔的轉動角度；