一种利用激光跟踪仪调整主镜光轴与水平轴垂直的方法技术

技术编号:8530517 阅读:193 留言:0更新日期:2013-04-04 12:24
一种利用激光跟踪仪调整主镜光轴与水平轴垂直的方法,属于光学装调技术领域,用于调整光电设备的主镜光轴与水平轴垂直,其步骤为:(1)架设激光跟踪仪;(2)将激光跟踪仪的两个靶球固定在水平轴的不同位置;(3)旋转水平轴带动靶球,利用激光跟踪仪标定水平轴;(4)在主镜上移动靶球,利用激光跟踪仪标定主镜光轴;(5)计算主镜光轴与水平轴夹角,调整主镜倾斜,使主镜光轴与水平轴垂直。该方法解决了现有技术工装复杂,操作工序繁琐,基准误差大的问题,操作简单,安全高效。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光学装调领域,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。
技术介绍
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I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I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。此项专利技术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。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的问题,本专利技术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,本专利技术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。本专利技术的原理是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。本专利技术的有益效果1.本专利技术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、力口工大量工装的问题,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.本专利技术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为本专利技术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为本专利技术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;图3为现有技术(“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)调整主镜光轴与水平轴垂直的方法示意图;图4为现有技术所采用的光学立方体示意图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细地描述。,如图1、图2所示,该方法通过以下步骤完成(I)架设激光跟踪仪。激光跟踪仪要架设在可以同时测量到水平轴和主镜的位置上,并且保证激光跟踪仪稳固不动,不能随着水平轴转动。(2)固定激光跟踪仪的两个靶球在水平轴的不同位置,水平轴的两轴头处最为适宜,即适合固定靶球,也适合观测靶球。(3)旋转水平轴带动靶球,利用激光跟踪仪通过拟合两个靶球随着水平轴旋转所划动圆弧轨迹的圆心来标定出水平轴。旋转水平轴,固定在水平轴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和自带的程序算法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通过激光跟踪仪自带的程序再计算得到一条空间直线,即水平轴。(4)在主镜上移动靶球,利用激光跟踪仪标定主镜光轴。靶球在主镜上移动,利用激光跟踪仪测量其移动轨迹空间位置,通过激光跟踪仪自带的程序拟合出主镜的空间几何曲线,即可得到主镜光轴。(5)把由步骤S3、步骤S4标定出的两条轴线拟合在同一坐标系下,通过激光跟踪仪自带的程序计算出主镜光轴与水平轴夹角,根据测量的夹角大小和方向调整主镜倾斜,使主镜光轴与水平轴垂直。本实施方式中所述的在标定水平轴的过程中,水平轴的旋转角度应在条件容许的条件下应尽可能大。根据激光跟踪仪特性,靶球移动轨迹圆弧的弧长越长,越接近完整的圆形,则通过激光跟踪仪拟合出的圆弧圆心精度就越高,进而水平轴的标定精度也就越高。本实施方式中所述的在标定主镜光轴的过程中,靶球在主镜上移动范围应在条件容许的条件下应尽可能大,采集点数应尽可能多。根据激光跟踪仪特性,靶球移动范围越大,采集点数越多,越能反映主镜的空间几何特征,则通过激光跟踪仪拟合出的主镜空间曲线精度就越高,进而主镜光轴的标定精度也就越高。本专利技术未详细阐述部分属于本领域公知技术。本
中的普通技术人员应当认识到,以上的实施例仅是用来说明本专利技术,而并非用作为对本专利技术的限定,只要在本专利技术的实质精神范围内,对以上所述实施例变化,变型都将落在本专利技术权利要求书的范围内。本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种利用激光跟踪仪调整主镜光轴与水平轴垂直的方法,其特征在于实现步骤如下: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,使主镜光轴与水平轴垂直。

【技术特征摘要】
1.一种利用激光跟踪仪调整主镜光轴与水平轴垂直的方法,其特征在于实现步骤如下步骤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,使主镜光轴与水平轴垂直。2.根据权利要求1所述的一种利用激光跟踪仪调整主镜光轴与水平轴垂直的方法,其特征在于所述步骤SI中,激光跟踪仪要架设在可以同时测量到水平轴和主镜的位置上, 并且保证激光跟踪仪稳固不动,不能随着水平轴转动。3.根据权利要求1所述的一种利用激光跟踪仪调整主镜光轴与水平轴垂直的方法,其特征在于所述步骤S2中,激光跟踪仪的两个...

【专利技术属性】
技术研发人员:章明徐奇瑞古斌马天梦
申请(专利权)人:中国科学院光电技术研究所
类型:发明
国别省市:

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