一种多光谱光轴一致性检测设备及检测方法
阅读说明：本技术 一种多光谱光轴一致性检测设备及检测方法 (Multispectral optical axis consistency detection device and detection method ) 是由 胡翀 张越 陈剑峰 于 2021-08-30 设计创作，主要内容包括：一种多光谱光轴一致性检测设备,包括：光路模块；检测模块；所述检测模块包括十字分划靶板、相纸靶板和照明灯,所述十字分划靶板和相纸靶板并排设置在光路模块焦平面处,所述照明灯设置在所述十字分划靶板和相纸靶板背向光路模块的一侧,为十字分划靶板提供光源；使得打开照明灯后,透过所述光路模块观察所述检测模块时,十字分划靶板和相纸靶板视为无穷远处目标；调平台,可拆卸地设置在所述光路模块底部；三脚架,可拆卸地设置在所述调平台底部；接口盒,分别与光路模块和检测模块通过串口连接,其中照明灯与接口盒连接；数据处理及控制终端,与所述接口盒通过串口连接,用于采集、处理数据及控制光路模块和检测模块。(A multi-spectral optical axis conformance detection apparatus, comprising: a light path module; a detection module; the detection module comprises a cross-shaped dividing target plate, a photographic paper target plate and an illuminating lamp, the cross-shaped dividing target plate and the photographic paper target plate are arranged at the focal plane of the light path module side by side, and the illuminating lamp is arranged at one side of the cross-shaped dividing target plate and the photographic paper target plate, which is back to the light path module, and provides a light source for the cross-shaped dividing target plate; after the illuminating lamp is turned on, when the detection module is observed through the light path module, the cross dividing target plate and the photographic paper target plate are regarded as targets at infinity; the adjusting platform is detachably arranged at the bottom of the light path module; the tripod is detachably arranged at the bottom of the adjusting platform; the interface box is respectively connected with the light path module and the detection module through serial ports, and the illuminating lamp is connected with the interface box; and the data processing and control terminal is connected with the interface box through a serial port and is used for acquiring and processing data and controlling the light path module and the detection module.)
技术领域
本发明涉及光轴一致性检测
技术领域
，具体涉及一种多光谱光轴一致性检测设备及检测方法。背景技术
目前常见的光学观察设备通常具备可见光、微光、红外、激光测距其中的两种以上的功能，对于此种多光轴系统来说，光轴一致性控制得越好，其成像性能、测距性能和侦察性能越高。
传统的光轴检测方法，检测设备体积大，重量大、操作复杂，大部分采用直接手工测量的方法，测量人员的主观判断对测量结果影响较大，精度相对较低。目前部分方法在检测仪器中加入CCD摄像机代替人工测量，提高了测量精度，但仍有局限性：部分方法采用同轴反射光路，其检测过程中，光线经过平行光管时，因次镜的遮挡，最终到达目标靶板的光线损失较大，对测量结果存在一定影响；部分方法采用离轴反射光路，但其方法复杂，需要其他目标协同检测，无法随时随地、快速、高效地验证光轴一致性指标。
发明内容
为解决现有技术中光轴检仪器无法应用于多光谱设备检测的技术问题，本发明提供一种多光谱光轴一致性检测设备及检测方法。
本发明采用的方案如下：
一种多光谱光轴一致性检测设备，包括：
光路模块；
检测模块，通过导轨设置在所述光路模块一侧，并设有与光路模块相通的光路通道；所述检测模块包括十字分划靶板、相纸靶板和照明灯，所述十字分划靶板和相纸靶板并排设置在光路模块焦平面处，所述照明灯设置在所述十字分划靶板和相纸靶板背向光路模块的一侧，为十字分划靶板提供光源；使得打开照明灯后，透过所述光路模块观察所述检测模块时，十字分划靶板和相纸靶板视为无穷远处目标；
调平台，可拆卸地设置在所述光路模块底部；
三脚架，可拆卸地设置在所述调平台底部；
接口盒，分别与光路模块和检测模块通过串口连接，其中照明灯与接口盒连接；
数据处理及控制终端，与所述接口盒通过串口连接，用于采集、处理数据及控制光路模块和检测模块。
进一步地，所述三脚架通过螺纹连接设置在所述调平台底部。
进一步地，所述调平台通过燕尾连接设置在所述光路模块底部。
进一步地，所述光路模块包括主镜、次镜、相机和反光镜；
所述主镜、次镜和检测模块组成主光路，使检测模块发射的光依次经过次镜和主镜的反射后射出；
所述反光镜、相机和检测模块组成相机光路，使检测模块发出的光经反光镜反射后进入相机；
所述反光镜与所述接口盒通过串口连接，用于切换主光路和相机光路，当反光镜水平时，处于主光路，当反光镜旋转到预定位置时处于相机光路；
所述相机与所述接口盒电性连接，当处于相机光路时，所述相机收集所述检测模块的图像，并将图像数据传输到所述数据处理及控制终端。
进一步地，所述检测模块还包括水平丝杆电机、垂直丝杆电机和匀光片；
所述水平丝杆电机与所述接口盒通过串口连接，所述水平丝杆电机的驱动端同时连接所述十字分划靶板和相纸靶板，用于控制十字分划靶板和相纸靶板水平移动；
所述垂直丝杆电机与所述接口盒通过串口连接，所述垂直丝杆电机的驱动端同时连接所述十字分划靶板和相纸靶板，用于控制十字分划靶板和相纸靶板垂直移动；
所述匀光片设置在所述照明灯前，使照明灯发出的光均匀分散在十字分划靶板上。
进一步地，所述检测模块还设有LED灯，所述LED灯设置在所述相纸靶板面向光路模块的一侧，用于为相纸靶板提供光源。
一种使用多光谱光轴一致性检测设备的检测方法，包括以下步骤：
第一步，将被测设备架设在光路模块的主镜前；
第二步，通过数据处理及控制终端操控控制反光镜处于水平状态，进入主光路，通过控制水平丝杆电机和垂直丝杆电机调整十字分划靶板至主光路中心，并开启照明灯；
第三步，调整被测设备，使被测设备的可见光视场中心的十字分划与十字分划靶板的十字分划重合；
第四步，通过数据处理及控制终端操控反光镜旋转到指定位置，进入相机光路，记录十字分划位置作为L1；
第五步，通过数据处理及控制终端操控反光镜处于水平状态，进入主光路；
第六步，将被测设备切换至红外模式，通过数据处理及控制终端操控水平丝杆电机和垂直丝杆电机调整十字分划靶板，使被测设备的红外视场中心的十字分划与十字分划靶板的十字分划重合；
第七步，通过数据处理及控制终端操控反光镜旋转到指定位置，进入相机光路，记录十字分划位置作为L2；
第八步，通过数据处理及控制终端控制使反光镜处于水平状态，进入主光路，并调整相纸靶板至主光路中心，开启LED灯；
第九步，操作被测设备发射激光；
第十步，通过数据处理及控制终端操控反光镜旋转到指定位置，进入相机光路，记录激光光斑位置L3；
第十一步，根据计算光轴差，其中mrad是光轴差，d1为位置L1、L2、L3其中任意两者之间的像素距离，2.4为相机像元大小，单位为μm，xz为修正系数，是像素与实际长度之间的比例，f为相机焦距，单位为mm。
与现有技术相比，使用本发明检测光轴一致性，无需其他设备协助，无需另选目标，操作更为简便。先在工作光路中，将被测设备的可见光（红外）视场中的十字分划与光轴一致性检测模块中十字分划板的十字分划重合，切换至摄像机光路，在软件中通过鼠标点击，记录十字分划中心。通过软件切换至相纸靶板，并将光路切换至工作光路，操控被测设备发射激光。将光路切回摄像机光路，此时可在软件中看到清晰的激光光斑，通过鼠标点击，记录光斑中心，当获取可见光中心、红外中心和光斑中心三者之二时，即可算出光轴差。
本发明装调完成后瞄准误差约为10″，换算为毫弧度约为0.0485mrad；图片选取中心点时，误差一般在3像素以内，此误差不高于0.012mrad。因此系统误差在0.06mrad以内，可以完成高精度检测。
附图说明
图1 是本发明的整体结构示意图。
图2 是本发明的光路模块主光路示意图。
图3 是本发明的光路模块相机光路示意图。
图4是本发明的检测模块结构示意图。
图5是的可见光视场中心的十字分划与十字分划靶板的十字分划重合示意图。
图6是十字分划示意图。
图7是相机采集到的光斑示意图。
附图标记说明：1、光路模块，1-1、主镜，1-2、次镜，1-3、相机，1-4、反光镜，2、检测模块，2-1、十字分划靶板，2-2、相纸靶板，2-3、水平丝杆电机，2-4、垂直丝杆电机，2-5、照明灯，2-6、匀光片，3、调平台，4、三脚架，5、接口盒，6、数据处理及控制终端。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的描述，实施例仅用于对本发明进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域技术人员可以想到的其他替代手段，均在本发明权利要求范围内。
本实例被测设备具备可见光、红外两种观察模式，具备激光测距功能，因此需对其可见光光轴、红外光轴和激光发射光轴的光轴一致性进行检测。
实施例1
一种多光谱光轴一致性检测设备，如图1-4所示，包括：光路模块1，用于调节光路；检测模块2，通过导轨设置在所述光路模块1一侧，并设有与光路模块1相通的光路通道；所述检测模块2包括十字分划靶板2-1、相纸靶板2-2和照明灯2-5，十字分划靶板2-1用于确定被测设备可见光、红外光轴位置，相纸靶板2-2用于接收激光照射，确定光斑位置，从而确定激光发射光轴，所述十字分划靶板2-1和相纸靶板2-2并排设置在光路模块1焦平面处，所述照明灯2-5设置在所述十字分划靶板2-1和相纸靶板2-2背向光路模块1的一侧，为十字分划靶板2-1提供光源；使得打开照明灯2-5后，透过所述光路模块1观察所述检测模块2时，十字分划靶板2-1和相纸靶板2-2视为无穷远处目标；调平台3，可拆卸地设置在所述光路模块1底部，用于提供稳定的测试条件；三脚架4，可拆卸地设置在所述调平台3底部，用于支撑检测设备；接口盒5，分别与光路模块1和检测模块2通过串口连接，其中照明灯2-5与接口盒5连接；数据处理及控制终端6，与所述接口盒5通过串口连接，用于采集、处理数据及控制光路模块1和检测模块2，数据处理及控制终端6包含设备操控软件，设备操控软件用于采集相机图像，确定光轴坐标，计算光轴夹角。
具体地，所述三脚架4通过螺纹连接设置在所述调平台3底部，通过螺纹安装或卸下。
具体地，所述调平台3通过燕尾连接设置在所述光路模块1底部。
如图2和图3所示，光路模块1包括主镜1-1、次镜1-2、相机1-3和反光镜1-4；
所述主镜1-1、次镜1-2和检测模块2组成主光路，使检测模块2发射的光依次经过次镜1-2和主镜1-1的反射后射出，如图2所示；
所述反光镜1-4、相机1-3和检测模块2组成相机光路，使检测模块2发出的光经反光镜1-4反射后进入相机1-3，如图3所示；
所述反光镜1-4与所述接口盒5通过串口连接，用于切换主光路和相机光路，当反光镜1-4水平时，处于主光路，当反光镜1-4旋转到预定位置时处于相机光路，反光镜1-4旋转的一个解决方法是：在反光镜1-4的外圈设有镜框，镜框的中轴处设有连接件，通过旋转连接件来带动反光镜1-4旋转；
所述相机1-3与所述接口盒5电性连接，当处于相机光路时，所述相机1-3收集所述检测模块2的图像，并将图像数据传输到所述数据处理及控制终端6。
如图4所示，检测模块2还包括水平丝杆电机2-3、垂直丝杆电机2-4和匀光片2-6；
所述水平丝杆电机2-3与所述接口盒5通过串口连接，所述水平丝杆电机2-3的驱动端同时连接所述十字分划靶板2-1和相纸靶板2-2，用于控制十字分划靶板2-1和相纸靶板2-2水平移动；
所述垂直丝杆电机2-4与所述接口盒5通过串口连接，所述垂直丝杆电机2-4的驱动端同时连接所述十字分划靶板2-1和相纸靶板2-2，用于控制十字分划靶板2-1和相纸靶板2-2垂直移动；
所述匀光片2-6设置在所述照明灯2-5前，使照明灯2-5发出的光均匀分散在控制十字分划靶板2-1和/或相纸靶板2-2上。
进一步地，所述检测模块2还设有LED灯，所述LED灯设置在所述相纸靶板2-2面向光路模块1的一侧，用于为相纸靶板2-2提供光源。
一种使用多光谱光轴一致性检测设备的检测方法，包括以下步骤：
第一步，将被测设备架设在光路模块1的主镜1-1前；
第二步，通过数据处理及控制终端6操控控制反光镜1-4处于水平状态，进入主光路，通过控制水平丝杆电机2-3和垂直丝杆电机2-4调整十字分划靶板2-1至主光路中心，并开启照明灯2-5；
第三步，调整被测设备，使被测设备的可见光视场中心的十字分划与十字分划靶板2-1的十字分划重合，如图5所示；
第四步，通过数据处理及控制终端6操控反光镜1-4旋转到指定位置，进入相机光路，记录十字分划位置作为L1，如图6所示，利用软件拾取白光中心点的坐标为（2824，1634）；
第五步，通过数据处理及控制终端6操控反光镜1-4处于水平状态，进入主光路；
第六步，将被测设备切换至红外模式，通过数据处理及控制终端6操控水平丝杆电机2-3和垂直丝杆电机2-4调整十字分划靶板2-1，使被测设备的红外视场中心的十字分划与十字分划靶板2-1的十字分划重合；
第七步，通过数据处理及控制终端6操控反光镜1-4旋转到指定位置，进入相机光路，记录十字分划位置作为L2，利用软件拾取红外光中心点的坐标为（2806，1634）；
第八步，通过数据处理及控制终端6控制使反光镜1-4处于水平状态，进入主光路，并调整相纸靶板2-2至主光路中心，开启LED灯；
第九步，操作被测设备发射激光；
第十步，通过数据处理及控制终端6操控反光镜1-4旋转到指定位置，进入相机光路，记录激光光斑位置L3，如图7所示，利用软件拾取激光中心点的坐标为（2858，1666）；
第十一步，根据计算光轴差，其中mrad是光轴差，d1为位置L1、L2、L3其中任意两者之间的像素距离，2.4为相机像元大小，单位为μm，xz为修正系数，是像素与实际长度之间的比例，f为相机焦距，单位为mm。
根据第十一步的公式计算得到红外-白光的光轴夹角是0.07mrad，红外-激光的光轴夹角是0.24mrad，激光-白光光轴夹角是0.18mrad。
上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
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