[发明专利]一种标定镜头光节点与单轴跟踪架旋转轴之间距离的方法

说明书

技术领域

本发明属于光电测量技术领域，涉及一种标定镜头光节点与单轴跟踪架旋转轴之间距离的方法。

背景技术

光电测量方法是现阶段应用最多的精密测量方法，广泛应用于航天、航海、卫星测绘等国防建设以及工业制造和日常生活中。光电测量系统种类繁多，许多跟瞄类光电测量系统都是把光学镜头固定在跟踪架上，在测量过程中跟踪架带动光学镜头转动对目标进行扫描和测量。跟踪架有单轴、双轴、三轴等几种，因为单轴跟踪架相对于多轴跟踪架来说具有结构简单、精度高等优点，在许多测量系统中用的都是单轴跟踪架。在理想的单轴跟踪架光电测量系统中光学镜头的光节点在跟踪架的旋转轴上，这样有利于提高系统的测量精度。但是在实际应用中由于机械加工、光学加工、机械装调、光学装调等误差，使得光学镜头节点很难在跟踪架的旋转轴上，并且很多时候它们之间的误差比较大，这给测量系统带来较大的误差。为了提高测量系统的测量精度，消除光学镜头光节点与旋转轴之间距离带来的误差，这就需要精确标定出这个距离，把标定出的距离值带入测量系统中进行误差消除。

发明内容

为了解决现有技术的缺陷，本发明提供一种标定镜头光节点与单轴跟踪架旋转轴之间距离的方法，该方法标定精度高，能够极大的提高仪器的测量精度。

本发明解决技术问题所采取的技术方案如下：

一种标定镜头光节点与单轴跟踪架旋转轴之间距离的方法，包括如下步骤：

1)将线阵CCD安装在光学镜头的像面上，安装时使光学镜头的光轴和转台的旋转轴相交于一点，根据光学成像理论，建立计算光学镜头光节点与转台旋转轴之间距离的数学模型；

2)利用两台莱卡经纬仪建立交汇测量直角坐标系，并根据交汇测量系统和光电测量系统精确测量出数学模型中需求的已知量，包括下面三个步骤：

i)由交汇测量系统测得物高A1A2线段的长度、转台的旋转轴与激光目标架(1)长边AB之间的距离h、长边AB的线段长度d；

ii)由光电测量系统测得角AOB的角度α的值、线段A1′A2′的长度和线段B1′B2′的长度；

iii)根据光学成像公式A1A2*f＝Ra*A1′A2′和B1B2*f＝Rb*B1′B2′，由已知的光学镜头焦距f，可求得线段Ra和Rb的长度；

3)根据步骤1)建立的数学模型，得公式(Ra+R0)*(Rb+R0)*sinα＝d*h，结合步骤2)测得的已知量，利用数学处理软件对数据进行处理，从而得到光学镜头的光节点与转台的旋转轴之间的距离R0，完成标定镜头光节点与单轴跟踪架旋转轴之间距离的方法；

上述步骤中，A表示第一激光器A1、第二激光器A2投影的重合点，B表示第三激光器B1、第四激光器B2投影的重合点，A1′、A2′、B1′、B2′分别表示激光目标架上的四个激光器A1、A2、B1、B2在线阵CCD上的成像，O表示转台旋转轴的投影点，Ra表示线段O1A的长度，Rb表示线段O2B的长度，RO表示线段OO1或线段OO2的长度，h表示线段OC的长度。

本发明的有益效果是：该方法通过光学成像理论、交汇测量系统等，对单轴跟踪架光电测量系统的光学镜头光节点与跟踪架转轴之间的距离进行标定，标定精度高，能够极大的提高仪器的测量精度，具有较大的使用价值。

附图说明

图1为本发明光电测量系统的结构示意图。

图2为本发明光电测量系统原理的光路图。

图3为图1俯视状态下的光电测量系统原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，本发明采用的光电测量系统主要由激光目标架1、光学镜头2、线阵CCD 3、转台4、光电编码器5组成；所采用的交汇测量系统是由两台莱卡经纬仪通过专用软件建立的测量系统。

本发明标定镜头光节点与单轴跟踪架旋转轴之间距离的方法如下：

1)把线阵CCD 3安装在光学镜头2的像面上，由于转台4的台面和光学镜头2都是圆形，可以根据对称性，在安装时使光学镜头2的光轴和转台4的旋转轴相交于一点；根据光学成像理论建立一个计算单轴跟踪架光电测量系统中光学镜头光节点与跟踪架转轴，即转台4的旋转轴之间距离的数学模型如图3所示；