[發明專利]一種視軸線高精度穩定系統安裝誤差的消除方法

有效

• 申請號: 202110074693.9
• 申請日: 2021-01-20
• 公開（公告）號: CN112781497B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發明（設計）人: 姜世洲;杜言魯;王惠林;鞏全成;徐飛飛;王明超;謝娜;柯詩劍;韓瑞;陳鳴;黃皓;賀劍
• 申請（專利權）人: 西安應用光學研究所
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/27
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心 11011
• 代理人: 劉二格

1.一種視軸線高精度穩定系統安裝誤差的消除方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：建立入射透鏡坐標系、PSD理想像面坐標系、PSD實際像面坐標系，記激光光束中心在透鏡入射點A，經透鏡成像于理想像面點A′，激光入射的方位角和俯仰角分別為φ、θ，確定PSD理想像面坐標系和PSD實際像面坐標系下點A與點A′之間向量的表達式，并計算PSD實際像面坐標系下直線AA′與PSD實際像面坐標系的交點A″坐標；

步驟2：確定激光束入射點坐標位置值與入射角度、快調反射鏡鏡面與入射透鏡的距離L的關系式，確定安裝誤差變量，進一步確定交點A″坐標表達式；控制快調反射鏡組件進行行程內的步進掃描，測量記錄PSD輸出值，當掃描點數大于6時，代入A″點坐標表達式，求得平動安裝誤差和轉動安裝誤差真值；

步驟3：根據步驟2計算結果，指導機械標校裝調；

步驟4：在步驟3結束后，對于無法機械消除的裝調誤差真值，作為定值代入A″點表達式，得到PSD實際測量值與激光束的入射角度關系式，該關系式可實時解算，實現安裝誤差數學消除；

所述步驟1中，建立坐標系時，以透鏡中心為原點，建立入射透鏡坐標系o-x_ly_lz_l，相應建立o-x_iy_iz_i為PSD理想像面坐標系，入射透鏡坐標系和PSD理想像面坐標系的y向同軸，o-x_py_pz_p為PSD實際像面坐標系；

所述步驟1中，PSD實際像面相對理想像面存在平移和旋轉誤差，用三個平動量(x_ass,y_ass,z_ass)^T和三個轉動量(α,β,γ)^T描述；假設激光光束中心在透鏡入射點A的坐標為激光入射的方位角和俯仰角分別為φ、θ，透鏡焦距為f′，經透鏡成像于理想像面點A′，通過坐標變換解算出誤差的表達式；

在o-x_iy_iz_i坐標系下，點A坐標為向量為：

根據坐標變換，在o-x_py_pz_p坐標系下點A′的坐標為：

在o-x_py_pz_p坐標系下向量表達式為：

在o-x_py_pz_p坐標系下直線AA′的方程為：

直線AA′與平面x_poz_p的交點A″為：

A″點坐標值用PSD像面平動安裝誤差(x_ass,y_ass,z_ass)^T、轉動安裝誤差(α,β,γ)^T激光入射的方位角和俯仰角φ、θ、激光入射點位置和透鏡焦距f′來表示，同時通過PSD探測器方位和俯仰兩軸的輸出得到真值；

所述步驟1中，PSD像面平動安裝誤差和轉動安裝誤差為變量，激光入射的方位角和俯仰角φ、θ通過控制快調反射鏡組件運動進行改變，透鏡焦距值為定值；

所述步驟2中，激光束輸入的方位角和俯仰角φ、θ與快調反射鏡組件實際輸出之間存在一個固定比例系數，激光束入射點坐標位置值與入射角度、快調反射鏡鏡面與入射透鏡的距離L有關，確定為：

由此可得表達式中存在6個安裝誤差變量，忽略α、γ的影響，令α＝γ＝0，則A″點表示為：

簡化為：

式中k＝f′-y_ass、a＝f′²tanθsinφ、b＝L*tanφ、c＝f′²tanθcosφ、d＝L*tanθ的值由θ、φ值確定，e、g為PSD輸出測量值；

由上式確定，x_ass和z_ass誤差對測量結果的影響始終保持不變；

控制快調反射鏡組件進行行程內的步進掃描，步進命令為(φ₁,φ₂…φ_n)，(θ₁,θ₂…θ_n)，測量記錄PSD輸出值，得到(A″₁,A″₂…A″_n)，當掃描點數大于6時，代入A″點坐標表達式，即可求得平動安裝誤差(x_ass,y_ass,z_ass)^T和轉動安裝誤差β真值。