在靶场测量中，针对负载式T型光电经纬仪在更换成像组件之后的投影中心和光轴平行性改变的问题，提出一种仅需2个标杆即可同时检测投影中心和光轴平行性三差的方法。首先，结合摄像机的小孔成像模型和光电经纬仪的三差，推导了大地测量坐标系下的一点与摄像机图像平面上像点之间的投影方程。其次，根据光电经纬仪正、倒镜拍摄两根标杆得到标杆顶点在图像平面上的投影坐标，推导了结合投影中心与三差的成像投影关系，分析了平移矢量和三差对于标杆顶点在成像平面上投影点脱靶量的影响，对系统的投影中心坐标和三差进行计算，进而实现对光电经纬仪的光轴平行性检测。最后，通过实验验证了所提方法，实验结果表明，引入中心投影坐标和三差之后，水平方向和垂直方向上的重投影误差分别在0.2744 pixel和0.2287 pixel以内，所提方法切实可行、精度较高，可应用于T型光电经纬仪在靶场光轴平行性检测过程。

光电跟踪仪光轴平行性要求与跟踪瞄准精度、激光测距传感器照射激光光束发散角、激光回波接收系统探测视场有关, 尤其是对于小目标, 还与激光测距作用距离和探测概率有关。从光电跟踪仪激光测距原理和指标要求出发, 分析照射光束能量分布特点, 考虑温度、振动等环境因素和变调焦引起的光轴稳定性误差, 提出了光电跟踪仪光轴平行性要求的计算方法。同时根据工程实践考虑光电传感器原位更换和现场标校的维修性, 建立了光轴平行性误差分配模型, 讨论了各随机误差项、各标校残余误差项的一般控制要求和估计方法, 为光电跟踪仪设计分析、制造工艺、维修性改进提供参考。

摘要: 本文基于一种多波段图像融合系统, 对系统光轴平行性装调技术进行研究。系统为五光轴平行系统, 包括白光模块、微光模块、短波红外模块、长波红外模块、激光测距模块, 通过计算得到精度最高的为微光模块, 精度为 32.09., 即平行性偏差小于 32.09.不影响系统使用。装调时采用光轴中心与平行光管十字靶板中心对准的方法, 得到的图像为最大图像尺寸的 99.89%, 对图像信息获取不产生影响。最后用搭建好的平台对系统进行实验验证, 实验证明平行性最大偏差为 9″, 小于系统最大允许误差, 所以得出结论该装调方法对类似产品的装调具有一定参考价值。

针对可换负载式光电经纬仪更换成像探测组件后的光轴平行性检测, 提出了一种靶场适用的光电经纬仪光轴平行性检测方法。该方法在正倒镜状态下拍摄方位标, 结合经纬仪角度测量结果和方位标距离测量结果计算方位标十字丝中心在成像坐标系下的坐标, 通过基于坐标变换推导的光轴平行性检测公式计算成像光轴相对理想照准光轴的偏差, 从而实现对光轴平行性的检测。对该方法的检测精度进行了分析, 结果表明成像系统投影中心坐标测量误差和距离测量误差对光轴平行性检测误差随着方位标距离增大而减小, 当方位标距离为1 km、坐标测量误差为1 cm时, 坐标测量误差和距离测量误差对平行性检测精度的影响约为0.01 mrad; 当方位标距离足够远时, 平行性检测精度与成像系统的角度测量误差相当, 能够满足靶场使用需求。

光轴的平行性校准在多传感器光电系统中起着重要的作用。为了使被动光学设备的光轴校准满足广泛适用的需求,提出一种基于干涉条纹的光轴平行性校准方法。在平行光管法的基础上建立基准光轴,对接收光学系统反射形成的牛顿环干涉条纹进行拟合,从而计算光轴间的夹角。利用搭建的校准系统平台对激光测距机的发射光轴和接收光轴进行光轴的实际校准。实验结果表明:接收光轴与基准光轴的平行性测量精度优于5″,能够较好地满足校准多传感器光电系统的应用需求,验证该方法的有效性。所提方法的可视化校准过程可以提高校准效率,具有操作简单、实用性强和测量精度高的优点。

针对现代光电**系统中多种传感器光轴平行性的检测问题, 提出了一种基于LABVIEW的高精度多光轴平行性检测方法。该方法以离轴式大口径抛物镜面平行光管法原理为硬件设计基础。利用LABVIEW的高效率模块化功能和LABVIEW-Vision的强大图像处理功能实现该检测方法的软件设计。经试验验证, 该测试方法误差小于5″, 满足光电**系统多光轴平行性测试要求。

空间旋转多光轴系统光轴平行性影响系统指向精度且校准难度高、耗时。基于空间旋转多光轴系统光轴校准原理, 获得了校准理论模型; 结合实验研究, 建立了高精度光轴校准方案; 以机械回转轴为基准, 粗调准和精调准结合, 以调整传感器安装面为粗调, 借助双光楔实现光学量级的精校准; 先校正可见光光轴与机械回转轴的平行性, 再保证激光光轴与机械回转轴的平行性, 最终保证可见光光轴与激光光轴的平行性。试验结果表明, 该校准方案精度高, 指标优于0.1 mrad, 可用于实际工程装调。

提出一种基于靶标调向装置的脉冲激光测距机光轴平行性检测方法。靶标十字分划中心分别与脉冲激光测距机白光瞄准光轴十字分划中心和激光发射光轴光斑中心对准, 通过读取码盘数据计算光轴平行性误差。该方法操作简单, 能够实时定量地检测光轴平行性误差, 有效地提升了检测精度, 实现了光轴平行性检测的数字化、自动化。

为了实现在车载观瞄系统原位不解体条件下快速、准确的性能检测, 利用离轴反射式大口径平行光管搭建光学系统。基于TracePro实现对该光学系统光线追迹,对光斑质量和精度计算进行了研究。在分析离轴反射式平行光管性能和结构的基础上, 设计了测试装置的光学系统; 分析了该光学系统主要的误差来源及大小, 结合误差合成理论计算其检测精度。结果表明: 成像在该光学系统焦点处的光斑能量分布较为集中, 距中心点0.6mm范围内的光斑能量占总能量的81.39%,该光学系统的检测精度能够达到2.9226″。满足了对车载观瞄系统光轴平行性原位检测时的精度要求, 测试装置的架设、校准也较为容易。

为了提高基于二维振镜光轴平行性检测方法的检测精度, 简化测量操作步骤, 设计了一种基于二维振镜扫描系统的多光谱集成靶标。通过多光谱集成靶板与LED照明光源结合, 解决一靶专用中需要频繁更换、反复调校靶板及光源的问题。利用二维振镜进行十字分划中心对准, 提高CCD检测方法的测量精度; 采用像差优化的卡塞格林准直系统, 改善十字分划成像质量。通过光轴平行性检测实验, 多光谱集成靶标校准精度达到了0.10 mard, 该精度满足多光谱光电系统光轴平行性高精度和自动化检测的要求。