一种基于激光成像的光轴调整方法技术

本发明专利技术公开了一种基于激光成像的光轴调整方法，属于激光成像技术领域；第一步，激光测距系统发出的激光光束在靶面上形成激光光斑后，该激光光斑经过光学系统的探测器后在像面上形成像点A；计算像点A的像素值y1和理想像点B的像素值，并计算像点A与理想像点B的像素值之差Δy：若Δy≤1，则激光测距系统发出的激光光束的光轴与探测器的中心轴平行；若Δy＞1，则判断靶面放置时的偏移角是否小于或等于允许的最大误差角度，并对靶面位置或激光测距系统发出的激光光束的角度进行调节，直到Δy≤1，完成光轴调整；本发明专利技术通过利用激光测距系统的激光光斑在光学系统探测器的像面上形成像点，能够解决激光测距系统与光学系统光轴平行度难调节的问题。

Optical axis adjusting method based on laser imaging

The invention discloses a method for adjusting optical axis based on laser imaging, which belongs to the technical field of laser imaging; the first step, the laser beam from the laser ranging system to form the laser spot on the target surface, the laser beam through the optical system of the detector in the image plane is formed as A; A like pixel pixel calculation the value of Y1 and the ideal image point and calculate the value of B, like A and B as the ideal pixel value difference Y: if y is less than or equal to 1, parallel to the optical axis laser beam with a laser rangefinder and the detector axis; if Y > 1, then determine the maximum error angle offset target the surface placed angle is less than or equal to the allowable, adjust the laser beam and sends out to the target position or laser ranging system point of view, until the delta y is less than or equal to 1, to complete the invention through the use of optical axis adjustment; laser spot laser ranging system The image points are formed on the image plane of the optical system detector, which can solve the problem that the optical axis parallelism of laser ranging system and optical system is difficult to adjust.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于激光成像
，具体涉及一种基于激光成像的光轴调整方法。
技术介绍
现代的军用武器设备上一般都包含红外、可见光、激光测距等多个光电传感器，目的是使其具备多谱段的探测能力，功能更强大。为了更好地完成对目标的搜索、探测、瞄准、跟踪等功能，关键技术是多个光学系统与激光测距系统的光轴严格平行，保证目标测量信息的准确性和目标指向的一致性。现有的对激光测距系统与多个光学系统的光轴平行性的测量方法有很多，包括热效应靶测量法、平行光管技术等。但现有的光轴平行度调节方法往往需要平行光管或是其他探测器参与，操作复杂不方便，且光轴平行度的准确性不高。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种基于激光成像的光轴调整方法，通过利用激光测距系统的激光光斑在光学系统探测器的像面上形成像点，能够解决激光测距系统与光学系统光轴平行度难调节的问题。本专利技术是通过下述技术方案实现的：一种基于激光成像的光轴调整方法，具体步骤如下：第一步，激光测距系统发出的激光光束在靶面上形成激光光斑后，该激光光斑经过光学系统的探测器后在像面上形成像点A；假设靶面和光学系统的探测器绝对平行，且激光测距系统发出的激光光束的光轴与探测器的中心轴绝对平行时，在像面上形成的像点为理想像点B；第二步，计算像点A的像素值y1和理想像点B的像素值y；第三步，计算像点A与理想像点B的像素值之差Δy：若Δy≤1，则激光测距系统发出的激光光束的光轴与探测器的中心轴平行，完成光轴调整；若Δy＞1，则判断靶面放置时的偏移角是否小于或等于允许的最大误差角度：(1)若小于或等于允许的最大误差角度，则调节激光测距系统发出的激光光束的角度，再次计算Δy，直到Δy≤1，则激光测距系统发出的激光光束的光轴与探测器的中心轴平行，完成光轴调整；(2)若大于允许的最大误差角度，则调节靶面放置时的偏移角，使其小于允许的最大误差角度，再次计算Δy，若Δy≤1，则激光测距系统发出的激光光束的光轴与探测器的中心轴平行；若Δy＞1，调节激光测距系统发出的激光光束的角度，再次计算Δy，直到Δy≤1，则激光测距系统发出的激光光束的光轴与探测器的中心轴平行，完成光轴调整。进一步的，所述靶面的允许的最大误差角度β为假设激光测距系统发出的激光光束的光轴与探测器的中心轴绝对平行，且像点A与理想像点B的像素值之差Δy＝1时，靶面放置时与光学系统的探测器形成的偏移角角度。进一步的，所述理想像点B的像素值y的计算过程如下：已知探测器的焦距f，激光测距系统与探测器中心轴的距离d，靶面到光学系统的探测器的距离r，根据三角形相似关系，得到理想像点B距离探测器中心轴的距离x＝d·f/r(1)；已知探测器的像素M×N，探测器的感光面积E×F，理想像点B距离探测器中心轴的距离x，根据像素与感光面积对应关系，得到理想像点B在探测器上的像素值y＝x·M/E，结合式(1)，得到进一步的，所述像点A的像素值y1的计算过程如下：当靶面的顶端向远离激光测距系统的方向偏移角α，假设激光测距系统发出的激光光束与所述红外光轴平行；已知靶面的中心距光学系统的探测器的距离r，探测器的焦距f，激光测距系统与探测器中心轴的距离d；根据三角形相似关系，得到像点A距离探测器中心轴的距离已知探测器的像素M×N，探测器的感光面积E×F，像点A距离探测器中心轴的距离x1，根据像素与感光面积对应关系，得到像点A在探测器上的像素值结合式(3)，得到同理可得，当靶面的顶端向靠近激光测距系统的方向偏移α，假设激光测距系统发出的激光光束与所述红外光轴平行；已知靶面的中心距光学系统的探测器的距离r，在像面上形成的像点的像素值进一步的，所述Δy的表达式如下:已知：或得到或进一步的，所述靶面的允许的最大误差角度的计算方法如下：根据计算得出当靶面的顶端向远离激光测距系统的方向偏移角时的靶面的允许的最大误差角度β；根或计算得出当靶面的顶端向靠近激光测距系统的方向偏移时的靶面的允许的最大误差角度β。进一步的，代入Δy表达式中的r值比实际测定的r值小。有益效果：(1)本专利技术基于成像法通过激光测距系统发出的激光光束打到靶面上形成的激光光斑，利用该激光光斑可以在光学系统探测器的像面上成像，形成像点，进而调整激光使该激光光斑在像面上形成的实际像点与理想像点重合即光学系统的中心轴与激光测距系统的光轴平行，并通过计算得出该像点的偏差像素值，并分析容易存在的误差，给出减小误差的方法，从而大大提高了光轴平行的准确性和快速性。(2)本专利技术通过计算靶面偏离时的形成像点的像素值，并计算与理想像点的像素值的偏差，得出靶面偏离时的允许误差公式，从而大大提高操作的可行性。(3)本专利技术从数学角度分析靶面与光学系统之间的距离r对平行性的影响，并给出减小这类误差的操作方法，使光轴平行性更准确。附图说明图1为本专利技术的靶面偏移时形成像点的原理图。图2为本专利技术的光轴调整机构形成理想像点的原理图。其中，1-像面，2-光学系统，3-靶面，4-激光测距系统。具体实施方式下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。本专利技术提供了一种基于激光成像的光轴调整方法，应用于该方法的光轴调整机构为靶面3，待调节的结构为光学系统2和激光测距系统4；参见附图1和2，其中，光学系统2内设有探测器，探测器的焦距f处形成与其平行的像面1，探测器的中心轴为红外光轴；激光测距系统4位于光学系统2的像面1所在侧的一侧，且激光测距系统4与探测器中心轴的距离为d；靶面3位于光学系统2的另一侧，由于放置靶面3时无法保证与光学系统2的探测器绝对平行，因此，靶面3和光学系统2的探测器形成偏移角；工作时，激光测距系统4发出的激光光束在靶面3上形成激光光斑后，该激光光斑经过光学系统2的探测器后在像面1上形成像点A；调整方法的具体步骤如下：第一步，计算像点A的像素值y1和理想像点B的像素值y；(1)所述理想像点B为假设靶面3和光学系统2的探测器绝对平行，且激光测距系统4发出的激光光束的光轴与探测器的中心轴绝对平行时，在像面1上形成的像点；已知探测器的焦距f，激光测距系统4与探测器中心轴的距离d，靶面3到光学系统2的探测器的距离r，根据三角形相似关系，得到理想像点B距离探测器中心轴的距离x＝d·f/r(1)；已知探测器的像素M×N，探测器的感光面积E×F，理想像点B距离探测器中心轴的距离x，根据像素与感光面积对应关系，得到理想像点B在探测器上的像素值y＝x·M/E，结合式(1)，得到(2)当靶面3的顶端向远离激光测距系统4的方向偏移角α，假设激光测距系统4发出的激光光束与所述红外光轴平行；已知靶面3的中心距光学系统2的探测器的距离r，探测器的焦距f，激光测距系统4与探测器中心轴的距离d；根据三角形相似关系，得到像点A距离探测器中心轴的距离已知探测器的像素M×N，探测器的感光面积E×F，像点A距离探测器中心轴的距离x1，根据像素与感光面积对应关系，得到像点A在探测器上的像素值结合式(3)，得到同理可得，当靶面3的顶端向靠近激光测距系统4的方向偏移α，假设激光测距系统4发出的激光光束与所述红外光轴平行；已知靶面3的中心距光学系统2的探测器的距离r，在像面1上形成的像点的像素值第二步，计算像点A与理想像点B的像素值之差Δy＝y1-y：若Δy≤1，则激光测距本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于激光成像的光轴调整方法，其特征在于，具体步骤如下：第一步，激光测距系统(4)发出的激光光束在靶面(3)上形成激光光斑后，该激光光斑经过光学系统(2)的探测器后在像面(1)上形成像点A；假设靶面(3)和光学系统(2)的探测器绝对平行，且激光测距系统(4)发出的激光光束的光轴与探测器的中心轴绝对平行时，在像面(1)上形成的像点为理想像点B；第二步，计算像点A的像素值y1和理想像点B的像素值y；第三步，计算像点A与理想像点B的像素值之差Δy：若Δy≤1，则激光测距系统(4)发出的激光光束的光轴与探测器的中心轴平行，完成光轴调整；若Δy＞1，则判断靶面(3)放置时的偏移角是否小于或等于允许的最大误差角度：(1)若小于或等于允许的最大误差角度，则调节激光测距系统(4)发出的激光光束的角度，再次计算Δy，直到Δy≤1，则激光测距系统(4)发出的激光光束的光轴与探测器的中心轴平行，完成光轴调整；(2)若大于允许的最大误差角度，则调节靶面(3)放置时的偏移角，使其小于允许的最大误差角度，再次计算Δy，若Δy≤1，则激光测距系统(4)发出的激光光束的光轴与探测器的中心轴平行；若Δy＞1，调节激光测距系统(4)发出的激光光束的角度，再次计算Δy，直到Δy≤1，则激光测距系统(4)发出的激光光束的光轴与探测器的中心轴平行，完成光轴调整。...

【技术特征摘要】
1.一种基于激光成像的光轴调整方法，其特征在于，具体步骤如下：第一步，激光测距系统(4)发出的激光光束在靶面(3)上形成激光光斑后，该激光光斑经过光学系统(2)的探测器后在像面(1)上形成像点A；假设靶面(3)和光学系统(2)的探测器绝对平行，且激光测距系统(4)发出的激光光束的光轴与探测器的中心轴绝对平行时，在像面(1)上形成的像点为理想像点B；第二步，计算像点A的像素值y1和理想像点B的像素值y；第三步，计算像点A与理想像点B的像素值之差Δy：若Δy≤1，则激光测距系统(4)发出的激光光束的光轴与探测器的中心轴平行，完成光轴调整；若Δy＞1，则判断靶面(3)放置时的偏移角是否小于或等于允许的最大误差角度：(1)若小于或等于允许的最大误差角度，则调节激光测距系统(4)发出的激光光束的角度，再次计算Δy，直到Δy≤1，则激光测距系统(4)发出的激光光束的光轴与探测器的中心轴平行，完成光轴调整；(2)若大于允许的最大误差角度，则调节靶面(3)放置时的偏移角，使其小于允许的最大误差角度，再次计算Δy，若Δy≤1，则激光测距系统(4)发出的激光光束的光轴与探测器的中心轴平行；若Δy＞1，调节激光测距系统(4)发出的激光光束的角度，再次计算Δy，直到Δy≤1，则激光测距系统(4)发出的激光光束的光轴与探测器的中心轴平行，完成光轴调整。2.如权利要求1所述的一种基于激光成像的光轴调整方法，其特征在于，所述靶面(3)的允许的最大误差角度β为假设激光测距系统(4)发出的激光光束的光轴与探测器的中心轴绝对平行，且像点A与理想像点B的像素值之差Δy＝1时，靶面(3)放置时与光学系统(2)的探测器形成的偏移角角度。3.如权利要求1所述的一种基于激光成像的光轴调整方法，其特征在于，所述理想像点B的像素值y的计算过程如下：已知探测器的焦距f，激光测距系统(4)与探测器中心轴的距离d...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙立莹，王彩霞，解晓光，
申请(专利权)人：河北汉光重工有限责任公司，
类型：发明
国别省市：河北;13