平行度检测仪的设计方法

    随着激光与红外技术的发展,红外跟踪器和激光测距机已被广泛应用在现代化的光电经纬仪上。然而令人遗憾是,对于激光、红外系统的平行度的标校却一直没有一个令人满意的方法,无奈人们只能在几十公里外制造一个红外目标,并把这个目标假设为无穷远光源来标校激光、红外系统的平行度,这个方法测量误差大,实现也困难。本文设计的平行度检测仪(以下简称检测仪)从根本上解决了这个难题,它的结构简单、成本低,既可以在实验室使用,又可以直接安装在红外跟踪车上,在外场随时标校激光、红外的平行度,同时它又可兼做红外目标模拟器,因此具有良好的市场前景。

    1 检测仪的结构及检测原理

    1.1 检测仪的结构

    用于检测激光、红外平行度的检测仪的组成包括,光学部分: (1)衰减片; (2)平面镜组; (3)分光镜; (4)平行光管; (5)红外光源; (6)特制耙面。机械部分: (1)导轨; (2)可移动支架。用于可见光测量时,只需把红外光源更换为普通光源,将特制耙面更换为普通星点板即可。

    1.2 检测仪的检测原理

    1.2.1 检测仪的光学系统

    检测仪的光学系统如图1所示。检测仪由A、B两个光路组成。激光经过(光路A)衰减片衰减后,从平面镜2的周围入射到分光镜上,经过平行光管汇聚到特制耙面上,使耙面发热形成红外光源,发射出的光经过平行光管后变成平行光,经过分光镜把光分成两束,一束(光路A)原路返回,一束(光路B)进入红外接收系统。

    1.2.2 检测仪的工作过程

    ①红外光源发射出的光经过特制耙面(此时耙面可以视为一个星点)通过平行光管变成平行光,再经过分光镜进入光路B,并呈像在红外成像器的光轴中心。

    ②激光测距机发出的激光通过光路A最终汇聚到耙面上,使耙面发热形成红外光源,发射出的光经过光路B呈像在红外成像器上,当成像器上的亮斑偏离中心时,调整激光测距机使亮斑呈像在红外成像器的中心。

    1.2.3 检测仪的工作原理

    当实现工作过程①时,以红外光源作为基准,将检测仪与被检系统的相对位置调整至最佳(实验证明,这样利于提高检测精度)。检测仪本身平行度主要取决于平面镜组的平行关系,如图2所示(零件符号参见图1)。

    由图2可以看出只要两只平面镜保持平行,则入射光线与出射光线就总能平行。因此,当平行镜组平行,激光发出的光斑呈在红外系统的光轴中心时,激光与红外这两个光轴就是平行的。如果光斑偏离红外光轴中心,其偏离量即为两光轴的不平行度。