[发明专利]可降低随机误差的光电动态角度测量装置及其方法

说明书

可降低随机误差的光电动态角度测量装置及其工作方法，角锥棱镜和平面反射镜共同安装在待检测面上且角锥棱镜的端面法线和平面反射镜的法线不平行，特征是望远镜、分光棱镜、CCD相机和激光器同时安装在基准平面上；激光器和CCD相机关于分光棱镜共轭；激光器和CCD相机与处理器相连，通过处理器调整激光器和CCD相机的触发时间。本发明参考光斑所经过的光程和目标光斑所经过的光程相同，两光斑中心作差，可大大降低误差，角锥棱镜内部三次反射反射镜一次反射，可保证相机上成像方向相同，减少的转像的装置，并可消除光源不对称带来的误差，进而提高精度，减少了传统方法的不足；本发明可广泛用于需要进行高精度动态角度测量的地方。

技术领域

一种可降低随机误差的光电动态角度测量装置，属于光电检测技术领域中的一种对角度进行检测的设备。本发明还涉及这种测量装置的工作方法。

背景技术

光电动态角度测量方法是一种对动态角度、角速度进行精细测量的方法，广泛应用于航空航天、国防军工、工业生产等领域。在进行光电动态角度测量时，特别是用于户外测量时，由于受到温度、湿度、气流、CCD相机暗电流等随机因素的影响，会使最终的测量精度受到影响。为了能得更高的精度，在进行动态角度、角速度测量时需要降低随机误差的影响。

在已有的技术中，与本发明最为接近的已有技术是：常规的光电动态角度测量方法，如图1所示，包括待检测面1-1，平面反射镜1-2，基准平面1-3，望远镜1-4，分光棱镜1-5，CCD相机1-6，点光源1-7，计算1-8。该检测方法的点光源1-7一般采用LED或是卤光灯，目标光斑的参考中心为CCD相机1-6的中心或是点光源1-7处的‘十字’线，点光源1-7的触发和CCD相机的曝光没有内在联系。

已有的光电用度测量方法存在随机误差大，环境适应性不好，无法满足高极高精度使用要求。

为了克服已有技术存在的缺点，需要设计一种新的可以降低随机误差的光电动态角度测量方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种可降低随机误差的光电动态角度测量装置，以及这种测量装置的工作方法，该设备与方法要解决的技术问题是：降低随机误差的影响，提高角度测量精度。

解决技术问题的总体方案是：一种可降低随机误差的光电动态角度测量装置，角锥棱镜和平面反射镜共同安装在待检测面上，且角锥棱镜的端面法线和平面反射镜的法线不平行，其特征在于，望远镜、分光棱镜，CCD相机和激光器同时安装在基准平面上；所述激光器和CCD相机关于分光棱镜共轭；平面反射镜不与望远镜的光轴相交，安装在望远镜光轴的一侧；角锥棱镜的光轴与望远镜的光轴平行，且位于望远镜光轴的另一侧；所述激光器和CCD相机与处理器相连，通过处理器调整激光器和CCD相机的触发时间。

由于采用激光作为光源，可以有效减少外部杂散光对系统的污染。

由于采用激光作为光源，可以大大增加待检测面与检测系统之间的距离，提高检测系统的应用范围。可以保证角锥棱镜和平面反射镜在CCD相机上所成的像方向相同。可以保证待检平面绕望远镜的中心轴线旋转时，仍然可以检测这个旋转角度。

完成上述第二个发明任务的技术方案是，上述可降低随机误差的光电动态角度测量装置的工作方法，其特征在于，步骤如下，

处理器触发激光器；

激光器发出光束同时，给CCD相机一个触发信号，让其开始工作；

激光器发出的光束经望远镜准直扩束后照射在角锥棱镜和平面反射镜上；

角锥棱镜反射回来的光线由望远镜，成像在CCD相机上，记为参考光斑，并将此光斑中心设定成参考零点；

平面反射镜反射回来的光线由望远镜成像在CCD相机上，记为目标光斑；