[发明专利]一种利用激光跟踪仪调整主镜光轴与水平轴垂直的方法

说明书

技术领域

本发明属于光学装调领域，涉及一种调整光电设备的主镜光轴与水平轴垂直的方法，特别涉及一种利用激光跟踪仪调整光电设备的主镜光轴与水平轴垂直的方法。

背景技术

大型光电设备通常由主镜、次镜、第三镜及后面的成像系统构成，对于高精度测角，需要校正光学系统的照准差。当光学系统固有的照准差较大时，如果采用软件消除照准差，则会引入较大残差，影响测量系统的像质。因为光学系统固有照准差较大时，仪器在不同的高低角位置运动，像点在像面上的移动轨迹是一个圆，当成像系统的视场较大时，则像面中心的图像有可能是轴外光成像，对应像面边缘的图像就有可能超出了光学设计的视场，这时不能保证系统的成像质量。固有的照准差可以通过调整第三镜来减小，但是如果主镜光轴不与水平轴垂直，该方法也无法解决相对主次镜系统轴外光成像这一问题，所以在望远镜的光学装校过程中都会采取一定措施保证主镜光轴与水平轴垂直。

现有的调整主镜光轴与水平轴垂直的技术方法（如图3、图4），可以概括如下：1.建立水平轴基准。在水平轴两端安装十字丝，调整十字丝与水平轴同轴。调整测微望远镜1，使其光轴与两个十字丝重合，此时测微望远镜1的光轴就标定了水平轴。2.将表面有十字刻线的光学立方体安装于第三镜的镜座，调整光学立方体，使光学立方体的十字刻线与测微望远镜1同轴。3.在主镜中心孔轴线上安装中心孔十字丝，该十字丝中心与主镜球心像的连线是主镜的光轴方向，调整测微望远镜2使主镜中心孔十字丝、主镜球心像位于其光轴上，此时测望远镜2的光轴就标定了主镜光轴。4.以光学立方体为基准，可以测量得到主镜光轴与水平轴的空间位置关系，并以此为依据进行调整（“2.16米天文望远镜光学系统的调整”，李德培，光学仪器，23卷2期30-36页，2001年）。这种方法有如下的缺点：1.装调工装复杂而且对不同的光电设备不能通用；2.操作工序繁琐，效率低；3.主镜多为抛物面，而不是球面，抛物面的各环带球心与主镜光轴非共轴，因此建立的主镜光轴基准误差较大；4.基准多次传递，精度降低；5.光学立方体加工精度对整个装调精度影响大。

此项发明专利申请提出了一种在同一个基准下测量的、简单、安全、高效的调整光电设备的主镜光轴与水平轴垂直的方法。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种利用激光跟踪仪调整光电设备的主镜光轴与水平轴垂直的方法。

为了达成所述目的，本发明提供一种利用激光跟踪仪调整光电设备的主镜光轴与水平轴垂直的方法，解决问题的技术方案通过以下步骤完成：

步骤S1：架设激光跟踪仪；

步骤S2：将激光跟踪仪的两个靶球固定在水平轴的不同位置；

步骤S3：旋转水平轴带动靶球，利用激光跟踪仪标定水平轴；

步骤S4：在主镜上移动靶球，利用激光跟踪仪标定主镜光轴；

步骤S5：计算主镜光轴与水平轴夹角，调整主镜倾斜，使两者垂直。

本发明的原理是：1.固定在水平轴上不同位置的两个靶球随着水平轴旋转一定角度时，靶球的运动轨迹是一段圆弧，而圆弧的圆心就是水平轴上的一个点，两个靶球圆弧运动轨迹圆心的连线就是水平轴。利用激光跟踪仪的三维坐标测量特点，可以将两个靶球圆弧运动轨迹圆心的空间坐标计算出来，由这两个空间点坐标可以计算得到一条空间直线，即水平轴轴线。2.靶球在主镜上移动，利用激光跟踪仪测量其移动空间轨迹，反映出主镜的几何特征，即可拟合出主镜光轴。3.根据上述的两个直线的夹角进行主镜光轴与水平轴的垂直调整。

本发明的有益效果：

1.本发明所公开的利用激光跟踪仪调整主镜光轴与水平轴垂直的方法，其水平轴的确定方式是利用激光跟踪仪测量两个靶球的旋转轨迹，克服了现有技术中需要设计、加工大量工装的问题，避免了建立水平轴基准的复杂工序，提高了工作效率和精度。

2.本发明所公开的利用激光跟踪仪调整主镜光轴与水平轴垂直的方法，其主镜光轴的确定方式是将靶球在主镜上移动，利用激光跟踪仪测量其移动空间轨迹，反映出主镜的几何特征，即可拟合出主镜光轴，该方法操作简单，避免了安装主镜中心孔十字丝和寻找主镜球心像的繁杂过程，提高了工作效率和精度。

附图说明

图1为本发明中利用激光跟踪仪调整主镜光轴与水平轴垂直的方法流程图；

图2为本发明中利用激光跟踪仪调整主镜光轴与水平轴垂直的方法示意图；