一种运动目标模拟装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及运动目标模拟装置，模拟装置包括自准直仪、旋转臂、用于安装自准直仪和旋转臂的轴系、折转反射镜、驱动机构、绝对式角位置传感器、支撑调节架及多功能计算机，轴系包括固定轴及旋转轴，固定轴为中空杆，旋转轴为套在中空杆外侧与中空杆同轴的套筒，固定轴与旋转轴之间通过轴承对连接；自准直仪位于中空杆内位置固定；旋转臂位于自准直仪的出口处且一端与旋转臂固定连接，旋转臂的旋转轴与自准直仪的光轴同轴，旋转臂正对自准直仪的光轴处设置有中心通孔；折转反射镜的反射面面向中心通孔；支撑调节架用于改变旋转轴与水平面的夹角，通过该装置可以在实验室内完成光电探测跟踪系统跟踪性能和测量精度的高精度测试和评价。

Moving target simulator

The utility model relates to a moving target simulation device, simulation device includes a autocollimator, a rotary arm, for the installation of autocollimators and rotary arm shaft, folding mirror, driving mechanism, absolute angular position sensor, support adjusting frame and a multifunctional computer shaft comprises a fixed shaft and a rotary shaft, the fixed shaft is a hollow rod, rotating as the shaft sleeve in the hollow rod and the outer sleeve of the coaxial hollow rod, fixed shaft and the rotating shaft through the bearing on the connection position of the hollow rod in the autocollimator; internal fixation; rotating arm located at the exit of the autocollimator and one end is fixedly connected with the rotating arm, rotating shaft of the rotating arm and the optical axis coaxial axis autocollimator. The rotating arm is autocollimator provided with a central through hole; reflector reflex reflector for the center hole; support frame for adjusting the rotary shaft and the level change Through the device, the high precision measurement and evaluation of the tracking performance and the measurement precision can be completed in the laboratory.

【技术实现步骤摘要】

本技术属于光电检测
，涉及一种运动目标的模拟装置及该装置模拟目标位置精度的标定方法。
技术介绍
光电探测跟踪技术在光学测量、激光雷达、激光通信等领域具有重要应用。光电探测跟踪系统是一个集光学、机械、电子学、计算机等学科于一体的复杂系统，在光电探测跟踪系统的研制过程中，必须建立相应的性能检测和验证平台，对光电探测跟踪系统及部件的参数进行调试，对系统的捕获、跟踪性能、测量精度进行室内测试和验证，以保证产品的性能满足技术指标要求。为实现对光电探测跟踪系统跟踪性能和测量精度的检测，需要建立高精度的无穷远运动目标模拟装置，以模拟目标的视向运动轨迹、视向运动角速度、视向运动角加速度，光电探测跟踪系统对模拟目标进行闭环跟踪与测量，通过对跟踪及测量数据分析完成被测光电探测跟踪系统的跟踪性能、测量精度的测试和评价。当前，运动目标模拟装置的方案存在以下缺点：(1)目标模拟装置所模拟目标位置精度标定困难，没有有效的标定方法，无法对运动目标模拟装置的精度给予精确评价；(2)动态目标模拟装置与被测设备之间的位置对准困难，增加了使用难度；(3)动态目标模拟装置的可调参数少，模拟目标的运动参数相对单一，模拟目标的角速度和角加速度相关联，无法满足不同设备的测试需求；(4)只能够模拟目标的低频运动，无法模拟目标的高频振动，模拟目标的运动特性与目标真实特性有偏差，影响测试结果的可信度。如何测量光电探测跟踪系统的跟踪性能、测量精度，成为科研工作者面临的难题。目前，还没有查到相关的运动目标模拟的技术方案。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是：提供一种运动目标模拟装置及标定运动目标模拟装置模拟目标精度的方法，通过该运动目标模拟装置能够在实验室对光电探测跟踪系统的跟踪精度、测量精度进行测试和评价。本技术解决技术问题的技术方案是：本技术所提供的运动目标模拟装置，包括自准直仪、旋转臂、用于安装自准直仪和旋转臂的轴系、折转反射镜、驱动机构、绝对式角位置传感器、支撑调节架及多功能计算机，所述轴系包括固定轴及旋转轴，所述固定轴为中空杆，所述旋转轴为套在中空杆外侧与中空杆同轴的套筒，所述固定轴与旋转轴之间通过轴承对连接；所述自准直仪位于中空杆内位置固定；所述旋转臂位于自准直仪的出口处且一端与旋转臂固定连接，所述旋转臂的旋转轴与自准直仪的光轴同轴，所述旋转臂正对自准直仪的光轴处设置有中心通孔；所述折转反射镜的反射面面向中心通孔；所述驱动机构通过驱动旋转轴从而驱动旋转臂旋转；所述绝对式角位置传感器用于测量旋转臂角位置；所述支撑调节架用于改变旋转轴与水平面的夹角；所述多功能计算机分别与自准直仪、驱动机构及绝对式角位置传感器连接。以上为本技术的基本结构，该结构可以完成由于轴系晃动所引入的误差的标定，标定方法如下：1)调整运动目标模拟装置中折转反射镜的角度，使折转反射镜的法线平行于自准直仪光轴；2)驱动轴系及旋转臂周期性连续旋转，自准直仪发出的平行光束穿过旋转臂的中心通孔经折转反射镜反射后又原路返回至自准直仪，多功能计算机实时地读取自准直仪所测量的角度误差数据和绝对式角位置传感器的测量值，多功能计算机对角度误差数据进行做傅里叶级数展开得，其中E1(θ)为自准直仪示值；θ为旋转臂的转角位置，即绝对式角位置传感器的示值；n为旋转臂旋转一周自准直仪测量点数；i＝1、2、3......，为展开的各次谐波序号，i＝1时，折转反射镜与旋转臂的不平行度误差也即是折转反射镜与旋转臂转轴的不垂直度误差；i＝2、3......时，表示高精度轴系的晃动、变形引起的折转反射镜法线与高帧频自准直仪光轴的不平行度误差；为常数项，表示自准直仪光轴与旋转臂转轴的不平行误差；去除误差数据中的直流分量和一次谐波分量，余下误差值为运动目标模拟装置高精度轴系的动态误差，即为由运动目标模拟装置高精度轴系引入的模拟目标位置误差，进一步的，为了完成由于轴系晃动及旋转臂变形所引入的误差的标定，本技术的运动目标模拟装置还包括目标模拟反射镜及目标模拟反射镜调节装置，所述目标模拟反射镜与折转反射镜位于旋转臂同侧，所述目标模拟反射镜的反射面面向折转反射镜的反射面且与旋转臂呈一定夹角；所述目标模拟反射镜调节装置用于改变目标反射镜与旋转臂的角度。对上述的模拟装置的轴系精度及旋转臂变形进行检测的方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：1)调整运动目标模拟装置中折转反射镜的角度，使该折转反射镜位于旋转臂的中心通孔、反射面面向该中心通孔且与旋转臂成45°的位置；2)调整运动目标模拟装置中目标模拟反射镜的角度，使目标模拟反射镜垂直于旋转臂转轴；3)驱动轴系及旋转臂进行周期性连续旋转，自准直仪发出的平行光束依次穿过旋转臂的中心通孔经所述的折转反射镜反射后入射到所述的目标模拟反射镜上，再经该目标模拟反射镜反射后原路返回至自准直仪，多功能计算机实时地读取自准直仪所测量的角度误差数据和绝对式角位置传感器的测量值，多功能计算机对角度误差数据做傅里叶级数展开得，其中，E2(θ)为自准直仪示值；i＝1、2、3......，为展开的各次谐波序号，i＝1时，表示折转反射镜、目标反射镜与旋转臂的角度误差；i＝2、3......时，表示高精度轴系误差、旋转臂的变形引起模拟目标位置误差；为常数项，表示高帧频自准直仪光轴与旋转臂转轴的不平行误差；θ为旋转臂的转角位置，即绝对式角位置传感器的示值；n为旋转臂旋转一周自准直仪测量点数；去除误差数据中的直流分量和基频分量，剩下的测试值为运动目标模拟装置高精度轴系及旋转臂变形引入的误差，即为由运动目标模拟装置高精度轴系及旋转臂变形引入的模拟目标位置误差。再进一步的，为了完成轴系晃动、旋转臂变形及支撑调节架变形所引入的误差的标定，本技术的运动目标模拟装置还包括辅助反射镜及标定反射镜，所述辅助反射镜与折转反射镜、目标模拟反射镜位于旋转臂同侧，所述辅助反射镜的反射面背向旋转臂并与旋转臂成一定角度，所述标定反射镜位于自准直仪光轴的延长线上，自准直仪的出射光依次经折转反射镜的折转、目标模拟反射镜的反射、标定反射镜的反射、辅助反射镜的反射再原路返回构成标定回路。对述的模拟装置的轴系精度、旋转臂变形及支撑调节架变形进行检测的方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：1)在运动目标模拟装置的自准直仪的光轴的延长线上设置标定反射镜，2)驱动轴系及旋转臂进行周期性连续旋转，自准直仪发出的平行光束依次穿过旋转臂的中心通孔经所述的折转反射镜反射后入射到所述的目标模拟反射镜上，再经该目标模拟反射镜反射后入射到所述的标定反射镜上，再经标定反射镜反射后入射到所述的辅助反射镜上，再经辅助反射镜反射后沿原路返回至自准直仪，多功能计算机实时地读取自准直仪所测量的角度误差数据和绝对式角位置传感器的测量值，多功能计算机对角度误差数据做傅里叶级数展开得：其中，E3(θ)为自准直仪示值；i＝1、2、3......，为展开的各次谐波序号，i＝1时，表示自准直仪光轴与折转反射镜、目标反射镜、辅助反射镜及标定反射镜的角度误差；i＝2、3......时，表示轴系、旋转臂的变形、支撑调节架变形引起模拟目标位置误差；θ为旋转臂的转角位置；n为旋转臂旋转一周自准直仪测量点数；去除误差数据中的直流分量和基频分量，剩下的测试值为动态目本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种运动目标模拟装置，包括自准直仪，其特征在于：还包括旋转臂、用于安装自准直仪和旋转臂的轴系、折转反射镜、驱动机构、绝对式角位置传感器、支撑调节架及多功能计算机，所述轴系包括固定轴及旋转轴，所述固定轴为中空杆，所述旋转轴为套在中空杆外侧与中空杆同轴的套筒，所述固定轴与旋转轴之间通过轴承对连接；所述自准直仪位于中空杆内位置固定；所述旋转臂位于自准直仪的出口处且一端与旋转臂固定连接，所述旋转臂的旋转轴与自准直仪的光轴同轴，所述旋转臂正对自准直仪的光轴处设置有中心通孔；所述折转反射镜的反射面面向中心通孔；所述驱动机构通过驱动旋转轴从而驱动旋转臂旋转；所述绝对式角位置传感器用于测量旋转臂角位置；所述支撑调节架用于改变旋转轴与水平面的夹角；所述多功能计算机分别与自准直仪、驱动机构及绝对式角位置传感器连接。

【技术特征摘要】
1.一种运动目标模拟装置，包括自准直仪，其特征在于：还包括旋转臂、用于安装自准直仪和旋转臂的轴系、折转反射镜、驱动机构、绝对式角位置传感器、支撑调节架及多功能计算机，所述轴系包括固定轴及旋转轴，所述固定轴为中空杆，所述旋转轴为套在中空杆外侧与中空杆同轴的套筒，所述固定轴与旋转轴之间通过轴承对连接；所述自准直仪位于中空杆内位置固定；所述旋转臂位于自准直仪的出口处且一端与旋转臂固定连接，所述旋转臂的旋转轴与自准直仪的光轴同轴，所述旋转臂正对自准直仪的光轴处设置有中心通孔；所述折转反射镜的反射面面向中心通孔；所述驱动机构通过驱动旋转轴从而驱动旋转臂旋转；所述绝对式角位置传感器用于测量旋转臂角位置；所述支撑调节架用于改变旋转轴与水平面的夹角；所述多功能计算机分别与自准直仪、驱动机构及绝对式角位置传感器连接。2.根据权利要求1所述的运动目标模拟装置，其特征在于：所述运动目标模拟装置还包括目标模拟反射镜及目标模拟反射镜调节装置，所述目标模拟反射镜与折转反射镜位于旋转臂同侧，所述目标模拟反射镜的反射面面向折转反射镜的反射面且与旋转臂呈一定夹角；所述目标模拟反射镜调节装置用于改变目标反射镜与旋转臂的角度。3.根据权利要求2所述的运动目标模拟装置，其特征在于：所述运动目标模拟装置还包括目标模拟反射镜、目标模拟反射镜调节装置、辅助反射镜及标定反射镜，所述目标模拟反射镜、折转反射镜及辅助反射镜...

【专利技术属性】
技术研发人员：田留德，赵建科，赵怀学，王涛，周艳，刘艺宁，万伟，潘亮，张海洋，张婷，段亚轩，薛勋，曹昆，李坤，刘尚阔，张洁，胡丹丹，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：新型
国别省市：陕西;61