[发明专利]一种光学系统视轴晃动和焦距值的检测装置及检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学系统视轴晃动和焦距值的检测装置及检测方法，使得光电经纬仪在实时自动跟踪目标时，能实时地对光学系统视轴晃动和焦距变化进行记录，用以提高光电经纬仪事后处理精度。

背景技术

光电经纬仪在对空中目标进行跟踪测量时，由于受到重力以及实时调光、调焦的影响，使得光电经纬仪光学系统的视轴位置及组合焦距值都会发生相应的变化，进而影响到测量设备的事后处理精度。

在以往的电影经纬仪中，胶片摄影机只记录测量信息，不参与对目标跟踪。这样就可以采用将十字丝目标投影在胶片上，通过事后处理胶片上的十字丝影像，对光学系统视轴位置及组合焦距值进行检测；随着光电探测器的应用，在光电经纬仪中为了满足对目标的自动跟踪，对其光学系统的视轴位置及组合焦距值没有进行实时或准实时的检测，只是将变化尽量控制在一定范围内。

随着靶场对光电经纬仪测量精度的需求越来越高，为了进一步提高光电经纬仪的测量精度，对其光学系统的视轴位置及组合焦距值进行实时或准实时的检测是必要的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种光学系统视轴晃动和焦距值的检测装置及方法，使光电经纬仪在实时自动跟踪目标时，能够准确实时的记录光学系统的视轴位置和组合焦距变化，用以提高光电经纬仪事后处理精度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种光学系统视轴晃动和焦距值的检测装置，由视轴投影装置2、光电探测器3和时序控制单元4组成，其中视轴投影装置2由光源驱动与控制器5、分划板6、照明光源7及准直镜8组成。分化板6为暗视场亮目标，在分化板6上刻有一定线宽的十字丝9，十字丝9的交点作为视轴投影点，在十字丝9水平线上刻有与垂直线对称的两短划线，作为投影标记角10。视轴投影装置2从光电经纬仪光学系统1的边缘投射入被检光学系统，视轴投影装置2中的分划板6可以成像到固定在光电经纬仪光学系统1像面上的光电探测器3。在对目标进行实时跟踪时，通过时序控制单元4使视轴投影装置2和光电探测器3按以一定的时序控制顺序进行工作，实现分划板6能以间隔一段时间在光电探测器3上成像。对光电探测器3获得的目标图像处理进行分时操作，对有十字丝9影像的当帧图像只记录不进行目标脱靶量提取，事后对该帧图像进行判读，实现对光电经纬仪光学系统1视轴位置和组合焦距值的检测；对没有十字丝9影像的图像进行实时记录和目标脱靶量提取，送出脱靶量给伺服系统进行对目标自动跟踪。

所述视轴投影装置2中的照明光源7的亮度能够调节，保证投影目标在光电探测器3上成像清晰，易于判读；同时照明光源7能够以常亮和触发两种模式进行工作，来照明投影目标。

所述视轴投影装置2中准直镜8是一Φ40mm的口径的光学系统，要保证分划板6最终成像质量，并尽量减小对光电经纬仪光学系统1的遮拦。

所述时序控制单元4，要保证照明光源7和光电探测器2的能以如图4的时序进行工作。时序脉冲前沿到来时，照明光源7点亮，光电探测器3开始成像；时序脉冲后沿到来时，照明光源7熄灭，光电探测器3成像停止。

所述光电探测器3是面阵CCD或CMOS成像器件。

一种光学系统视轴晃动和焦距值的检测方法，实现步骤如下：

（1）由视轴投影装置2从物方模拟无穷远目标投影到光电经纬仪光学系统1中，通过调整照明光源7亮度，使得分划板6能在光电探测器3上成合适亮度的图像利于事后判读；

（2）通过时序控制单元4使照明光源7和光电探测器3能以一定的时序控制进行工作，使得分划板6能以间隔一段时间在光电探测器3上成像；

（3）对没有分划板6影像的当帧图像进行实时记录和目标脱靶量提取处理，送出脱靶量给伺服系统进行自动跟踪目标，对有分划板6影像的当帧图像只进行实时记录而不进行目标提取处理，伺服系统通过平滑跟踪处理继续保持对目标跟踪；

（4）事后对记有分划板6影像的图像进行判读，把分划板6十字丝9影像的交点作为光电经纬仪光学系统1该帧的视轴位置，把投影标记角10的线量与事前标定的角量之比，作为光电经纬仪光学系统1该帧的组合焦距值；

（5）以检测得到的视轴位置和组合焦距值，作为有分划板6影像的两帧图像间隔时段内所有记录图像的视轴位置和组合焦距值，进行图像判读处理。