CN105092212A - 阵列角反射器指向精度测量系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及阵列角反射器指向精度测量系统及方法，包括光源、星点板、平行光管、半透半反平面镜、缩束镜头、滤光片、CCD相机以及PC机，光源经过星点板、平行光管发出平行光，平行光垂直入射半透半反平面镜，待测阵列角反射器位于半透半反平面镜的反射光路上，半透半反平面镜的透射光路上依次摆放有缩束镜头、滤光片以及CCD组件，CCD组件与PC机连接。本发明解决了现有的阵列角反射器的角锥棱镜指向精度测量方法存在测量过程复杂、测量效率低的技术问题，本发明可对大口径阵列角反射器子角锥指向精度进行直接测量，不需要进行多次数据拼接和判读，减小了多次测量带来的误差。

Description

阵列角反射器指向精度测量系统及方法

技术领域

本发明属于阵列角反射器领域，尤其涉及阵列角反射器指向精度测量系统及测量方法。

背景技术

角锥棱镜的工作原理：从角锥棱镜的一个对角面进入一束平行光，经过其它三个对角面的内反射，再从该对角面出射，主要应用于精确测量领域。

按照设计要求和实际的应用，阵列角反射器已经应用于航天和军事各个领域。阵列角反射器由于角锥棱镜数量多，要求每一个角锥棱镜都和中间角锥棱镜的指向精度偏差小于10″。对指向精度偏差较大的角锥棱镜进行及时校正，保证满足设计指标的需求。

现有阵列角反射器的角锥棱镜指向精度检验方法，使用经纬仪利用自准直方法进行检验，虽然也能实现低要求的测量，但是还存在以下缺陷：1、经纬仪视场小，通光口径小，要进行多次测量，然后将多次测量的结果进行对比，判读指向精度的偏差大小，测量过程复杂。

2、经纬仪的工作距离要求长，往往自准回来的十字分化板像比较弱，能量低，判断角锥指向精度误差比较大。

3、根据人眼判读指向精度误差比较大，不同的人读数误差不同。

发明内容

为了解决现有的阵列角反射器的角锥棱镜指向精度测量方法存在测量过程复杂、测量效率低的技术问题，本发明提供一种阵列角反射器指向精度测量系统及方法。

本发明的技术解决方案：

阵列角反射器指向精度测量系统，其特殊之处在于：包括光源、星点板、平行光管、半透半反平面镜、缩束镜头、滤光片、CCD相机以及PC机，

所述光源经过星点板、平行光管发出平行光，平行光垂直入射半透半反平面镜，待测阵列角反射器位于半透半反平面镜的反射光路上，半透半反平面镜的透射光路上依次摆放有缩束镜头、滤光片以及CCD组件，所述CCD组件与PC机连接。

上述光源为白炽灯。

上述星点板放置在平行光管的焦面位置。

上述星点板的中心孔直径为0.01mm-0.05mm。

上述半透半反平面镜的与水平面的夹角为45°。

阵列角反射器指向精度测量方法，其特殊之处在于：包括以下步骤：

1)搭建权利要求1所述的阵列角反射器指向精度测量系统；

2)光源经过星点板及平行光管产生平行光，入射半透半反平面镜；

3)经半透半反平面镜反射至待测阵列角反射器，待测阵列角反射器接收星点像；

4)待测阵列角反射器将星点像反射后透过半透半反平面镜进入缩束镜头，然后经过滤光片聚焦在CCD组件的靶面上；

5)通过PC机的屏幕观察不同角反射器反射的星点像成像位置，测量指向精度：

如果PC机屏幕上成的像为一个星点像，则阵列角反射器所有的角反射器的指向一致；

如果PC机屏幕上成的像为多个星点像，则阵列角反射器所有的角反射器的指向不一致。

上述步骤1)中所搭建系统的半透半反平面镜处于45°角位置，具体确定方法包括以下步骤为：

a利用五棱镜工作原理建立第一经纬仪9和第二经纬仪10的位置夹角90°基准：

将第一经纬仪9放置在五棱镜的入射面位置，将第二经纬仪10放置在五棱镜出射面位置，通过第一经纬仪9的十字分划板观察第二经纬仪10的像面十字分划板，保证两个分划板十字中心重合，建立两个经纬仪的90°基准；

b确定半透半反平面镜位置：

将步骤a中的五棱镜更换为半透半反平面镜，通过第一经纬仪9、半透半反平面镜观察第二经纬仪10的十字分划板，调整半透半反平面镜位置，直到两个经纬仪的十字分划板中心重合，此时半透半反平面镜45°的位置确定。

上述步骤1)中所搭建系统的待测阵列角反射器位置确定包括以下步骤为：

将上述步骤b中的第一经纬仪9的位置处放置待测阵列角反射器，调整待测阵列角反射器的位置，直到在第二经纬仪10上能观察到阵列角反射器反射回来的自准直像和第二经纬仪10的十字分化板十字中心重合，阵列角反射器的位置确定。

上述步骤1)中所搭建系统的平行光管位置确定方法包括以下步骤为：

首先，将平行光管放置在半透半反平面镜的与待测阵列角反射器垂直的反射光路上，并在平行光管的后端安装自准直望远镜；

然后，通过自准直望远镜观察通过半透半反平面镜和待测阵列角反射器反射回来的自准直十字像，保证自准直像十字像和自准直望远镜的分化十字像完全重合平行光管的位置确定。

本发明所具有的优点：

1、本发明系统可对大口径阵列角反射器子角锥指向精度进行直接测量，不需要进行多次数据拼接和判读，减小了多次测量带来的误差。

2、本发明对阵列角反射器子角锥指向精度的测量，经过软件数据处理，减小了人为原因引起的误差，测量精度高。

附图说明

图1为本发明阵列角反射器指向精度测量系统结构示意图；

图2为本发明光学原理图；

图3-图4为本发明确定半透半反平面镜的过程示意图；

图5为本发明确定待测阵列角反射器的过程示意图；

图6为本发明确定平行光管的过程示意图；

图7为本发明确定星点板的过程示意图；

图8为本发明确定缩束镜头的过程示意图；

其中附图标记为：1-待测阵列角反射器，2-半透半反平面镜，3-光源，4-星点板，5-平行光管，6-滤光片，7-CCD组件，8-PC机，9-第一经纬仪，10-第二经纬仪，11-五棱镜，12-自准直望远镜，13-缩束镜头。

具体实施方式

实施例1：

如图1所示，阵列角反射器指向精度测量系统的结构示意图，包括光源3、星点板4、平行光管5、半透半反平面镜2、缩束镜头13、滤光片6、CCD相机7以及PC机8，光源经过星点板、平行光管发出平行光，平行光垂直入射半透半反平面镜，待测阵列角反射器1位于半透半反平面镜的反射光路上，半透半反平面镜的透射光路上依次摆放有缩束镜头、滤光片以及CCD组件，CCD组件与PC机连接。

星点板3经过平行光管出射平行光路，平行光通过半透半反平面镜折射到待测角阵列反射器上，待测阵列角反射器将接收到的星点像反射后穿过半透半反平面镜进入测量缩束镜头，然后经过滤光片(主要是为了控制CCD组件接收信号的强弱)聚焦在CCD组件的靶面上，通过PC机的屏幕观察不同角反射器反射的星点像成像位置，如果所有的角反射器的指向一致，PC机屏幕上成的像就会成一个星点像，如果不一致就形成很多星点像。

星点板是放在光管的焦面位置上的，是平行光管的附件。光经过星点板的中心孔形成一个光斑，然后光斑在平行光管的焦面位置上就形成一个目标源)

通过调整阵列角反射器角锥棱镜的位置关系，控制星点像在屏幕上显示在一定的区域之内达到检测阵列角反射器指向精度的目的。

实施例2：搭建阵列角反射器指向精度测量系统过程：

一、半透半反平面镜45°角位置确定：

1、利用五棱镜11工作原理建立第一经纬仪9和第二经纬仪10的位置夹角90°基准：

按图3所示位置放置五棱镜11，然后将第一经纬仪9放置在五棱镜11的前端面(入射面口径)，将第二经纬仪10放置在五棱镜11出射面位置，通过第一经纬仪9的十字分划板观察第二经纬仪10的像面十字分划板，保证两个分划板十字中心重合，建立两个经纬仪的90°基准。

2、确定半透半反平面镜位置：确定好两个经纬仪的相对位置后，将五棱镜11更换为半透半反平面镜2(位置如图4所示)，通过第一经纬仪9、半透半反平面镜2观察第二经纬仪10的十字分划板，调整半透半反平面镜2的位置，直到两个经纬仪的分化十字中心重合，半透半反平面镜45°的位置就可以确定

二、确定阵列角反射器的位置：确定好半透半反平面镜2位置后，将第一经纬仪9更换为待测阵列角反射器1，如图5所示。调整角反射器的位置，直到在第二经纬仪10上能观察到待测阵列角反射器反射回来的自准直像和第二经纬仪10的十字分化板十字中心重合，待测阵列角反射器的位置确定。

三、确定平行光管的位置

确定好待测阵列角反射器位置后，将平行光管5放置如图6所示位置，并将自准直望远镜12安装在平行光管5后端面，通过自准直望远镜12观察通过半透半反平面镜和待测阵列角反射器反射回来的自准直十字像，保证两个自准直像十字像和自准直望远镜的分化十字像完全重合，即可确定平行光管的位置。

四、确定星点板的位置：确定好平行光管的位置后，将自准直望远镜12取下来，然后将自准直望远镜12从平行光管上拆卸下来，然后将星点板(星点孔直径0.05mm)放在平行光管的焦面位置，在光管的后端面放置100W的白炽灯作为光源，如图7所示。

五、将缩束镜头13放置如图8所示位置，保证待测阵列角反射器的口径充满缩束镜头口径。将滤光片片和CCD组件搭接在系统中。

这样整个检测阵列角反射角锥棱镜指向精度的系统搭接完成。

实施例3：

阵列角反射器指向精度测量方法，包括以下步骤：

1)搭建阵列角反射器指向精度测量系统；

2)光源经过星点板及平行光管产生平行光，入射半透半反平面镜；

3)经半透半反平面镜反射至待测阵列角反射器，待测阵列角反射器接收星点像；

4)待测阵列角反射器将星点像反射后透过半透半反平面镜进入缩束镜头，然后经过滤光片聚焦在CCD组件的靶面上；

5)通过PC机的屏幕观察不同角反射器反射的星点像成像位置，测量指向精度：

如果PC机屏幕上成的像为一个星点像，则阵列角反射器所有的角反射器的指向一致；

如果PC机屏幕上成的像为多个星点像，则阵列角反射器所有的角反射器的指向不一致。

Claims (9)

1.阵列角反射器指向精度测量系统，其特征在于：包括光源、星点板、平行光管、半透半反平面镜、缩束镜头、滤光片、CCD相机以及PC机，

所述光源经过星点板、平行光管发出平行光，平行光垂直入射半透半反平面镜，待测阵列角反射器位于半透半反平面镜的反射光路上，半透半反平面镜的透射光路上依次摆放有缩束镜头、滤光片以及CCD组件，所述CCD组件与PC机连接。

2.根据权利要求1所述的阵列角反射器指向精度测量系统，其特征在于：所述光源为白炽灯。

3.根据权利要求2所述的阵列角反射器指向精度测量系统，其特征在于：所述星点板放置在平行光管的焦面位置。

4.根据权利要求3所述的阵列角反射器指向精度测量系统，其特征在于：所述星点板的中心孔直径为0.01mm-0.05mm。

5.根据权利要求1-4之任一所述的阵列角反射器指向精度测量系统，其特征在于：所述半透半反平面镜的与水平面的夹角为45°。

6.阵列角反射器指向精度测量方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)搭建权利要求1所述的阵列角反射器指向精度测量系统；

2)光源经过星点板及平行光管产生平行光，入射半透半反平面镜；

3)经半透半反平面镜反射至待测阵列角反射器，待测阵列角反射器接收星点像；

4)待测阵列角反射器将星点像反射后透过半透半反平面镜进入缩束镜头，然后经过滤光片聚焦在CCD组件的靶面上；

5)通过PC机的屏幕观察不同角反射器反射的星点像成像位置，测量指向精度：

如果PC机屏幕上成的像为一个星点像，则阵列角反射器所有的角反射器的指向一致；

如果PC机屏幕上成的像为多个星点像，则阵列角反射器所有的角反射器的指向不一致。

7.根据权利要求6所述的阵列角反射器指向精度测量方法，其特征在于：步骤1)中所搭建系统的半透半反平面镜处于45°角位置，具体确定方法包括以下步骤为：

a利用五棱镜工作原理建立第一经纬仪和第二经纬仪的位置夹角90°基准：

将第一经纬仪放置在五棱镜的入射面位置，将第二经纬仪放置在五棱镜出射面位置，通过第一经纬仪的十字分划板观察第二经纬仪的像面十字分划板，保证两个分划板十字中心重合，建立两个经纬仪的90°基准；

b确定半透半反平面镜位置：

将步骤a中的五棱镜更换为半透半反平面镜，通过第一经纬仪、半透半反平面镜观察第二经纬仪的十字分划板，调整半透半反平面镜位置，直到两个经纬仪的十字分划板中心重合，此时半透半反平面镜45°的位置确定。

8.根据权利要求6或8所述的阵列角反射器指向精度测量方法，其特征在于：步骤1)中所搭建系统的待测阵列角反射器位置确定包括以下步骤为：

将上述步骤b中的第一经纬仪的位置处放置待测阵列角反射器，调整待测阵列角反射器的位置，直到在第二经纬仪上能观察到阵列角反射器反射回来的自准直像和第二经纬仪的十字分化板十字中心重合，阵列角反射器的位置确定。

9.根据权利要求8所述的阵列角反射器指向精度测量方法，其特征在于：步骤1)中所搭建系统的平行光管位置确定方法包括以下步骤为：

首先，将平行光管放置在半透半反平面镜的与待测阵列角反射器垂直的反射光路上，并在平行光管的后端安装自准直望远镜；

然后，通过自准直望远镜观察通过半透半反平面镜和待测阵列角反射器反射回来的自准直十字像，保证自准直像十字像和自准直望远镜的分化十字像完全重合平行光管的位置确定。