一种地平式光电跟踪系统的轴系垂直度检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种地平式光电跟踪系统的轴系垂直度检测装置及方法，以简单的结构检测方位轴系与俯仰轴系、俯仰轴系与视准轴系垂直度误差。轴系垂直度检测装置(200)包括：出射第一准直光(301)的第一准直光光源(201)；出射第二准直光(401)的第二准直光光源(202)；和监视器(204)，用于观察第一准直光和第二准直光在地平式光电跟踪系统(100)的视准轴系的成像视场中所成图像，第一准直光光源用于调节地平式光电跟踪系统的视准轴系与俯仰轴系的垂直度，第二准直光光源用于在地平式光电跟踪系统的视准轴系与俯仰轴系的垂直度已调节后，调节俯仰轴系与方位轴系的垂直度。

A device and method for measuring the verticality of the shafting in a horizontal photoelectric tracking system

【技术实现步骤摘要】
一种地平式光电跟踪系统的轴系垂直度检测装置及方法
本专利技术属于精密轴系检测
，具体涉及一种地平式光电跟踪系统的轴系垂直度检测装置及方法。
技术介绍
随着光机电综合技术的不断发展，光电跟踪系统的综合水平也在不断提高，其中高精度的跟踪能力已成为现阶段发展的必然趋势。为了保证光电跟踪系统能够快速、准确地捕获和跟踪目标，对其传动系统和轴系的精度要求越来越高。地平式光电跟踪系统作为光电跟踪系统的一种结构形式，因其结构简单、适用性好等特点被广泛使用。地平式光电跟踪系统的结构特点是，由两个转动轴系(方位轴系、俯仰轴系)和一个不动轴系(光学成像系统的视准轴系)组成。图1表示了地平式光电跟踪系统100的例子，如图1所示：方位轴系101一般位于最下方，实现俯仰轴系102与视准轴系103一起绕方位轴旋转；俯仰轴系102一般由左右两个半轴部件通过中框组件连接构成(图1中例如构成为U形结构)，实现视准轴系103绕俯仰轴旋转；视准轴系103安装于俯仰轴系102的两个半轴部件中间的中框内，由光学系统及成像元件组成，一般将其视为一个整体。方位轴系、俯仰轴系、视准轴系两两相交，且要求方位轴系与俯仰轴系垂直、俯仰轴系与视准轴系垂直。在高精度地平式光电跟踪系统中，对于方位轴系与俯仰轴系之间的垂直度、俯仰轴系与视准轴系之间的垂直度的调节一般都设计有调节机构，但如何检测其垂直度是装调过程中的一个关键环节。现有的地平式光电跟踪系统的轴系垂直度检测方法，对于方位轴系与俯仰轴系的垂直度、俯仰轴系与视准轴系的垂直度都使用了两套不同的检测装置分别检测，一对轴系的垂直度检测完毕后需要更换检测工位或者检测仪器，才能进行下一对轴系的垂直度检测，操作流程繁琐。另外，通常检测需要使用带十字分划板的高精度平行光管、自准直仪等精密光学仪器，且检测俯仰轴系与视准轴系的垂直度时，例如专利文献1说明的那样，通常需要在俯仰轴系的两个半轴部件上安装可调反射镜、可调十字丝等辅助元器件，操作过程复杂、对操作过程精度要求高，容易因检测元器件的调节、检测过程的操作等因素造成误差影响检测精度。而且，现有的检测方法只能一次性检测出轴系垂直度的误差量，根据误差量来进行调节，无法实时监测误差量，不能根据实时误差量来进行垂直度调节。专利文献1：CN101922923B
技术实现思路
本专利技术目的在于克服
技术介绍
中所述的现有的地平式光电跟踪系统的轴系垂直度检测装置及方法的如下不足：第一对轴系的垂直度检测完成后，需要更换检测工位或检测仪器来进行第二对轴系的垂直度检测，操作流程繁琐；需要使用精密光学仪器、辅助光学元器件，操作过程复杂、易造成误差影响检测精度；无法实时监测误差量，不便于调节。本专利技术提供了一种结构简单、操作容易、检测精度高、便于调节的地平式光电跟踪系统的轴系垂直度检测装置及方法。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：本专利技术提供一种地平式光电跟踪系统的轴系垂直度检测装置，所述地平式光电跟踪系统由作为转动轴系的方位轴系、俯仰轴系和作为不动轴系的视准轴系组成，所述轴系垂直度检测装置包括：出射第一准直光的第一准直光光源；出射第二准直光的第二准直光光源；监视器，其用于观察所述第一准直光和所述第二准直光在所述地平式光电跟踪系统的视准轴系的成像视场中所成图像，所述第一准直光光源用于调节所述地平式光电跟踪系统的视准轴系与俯仰轴系的垂直度，在进行调节时，所述第一准直光光源被配置成使水平出射的所述第一准直光与所述地平式光电跟踪系统的视准轴同轴，所述第二准直光光源用于调节所述地平式光电跟踪系统的俯仰轴系与方位轴系的垂直度，在进行调节时，所述第二准直光光源被配置成向斜下方出射所述第二准直光，并且该第二准直光与经过视准轴系与俯仰轴系的垂直度调节后并调节了方位角和俯仰角的所述地平式光电跟踪系统的视准轴同轴。此外，本专利技术提供一种地平式光电跟踪系统的轴系垂直度调节方法，使用上述轴系垂直度检测装置进行轴系垂直度调节，所述地平式光电跟踪系统具有调节视准轴系与俯仰轴系的垂直度的第一调节机构，和调节俯仰轴系与方位轴系的垂直度的第二调节机构，所述轴系垂直度调节方法包括：调节视准轴系与俯仰轴系的垂直度的第一步骤；和在所述第一步骤后调节俯仰轴系与方位轴系的垂直度的第二步骤，在所述第一步骤中，在所述地平式光电跟踪系统的视准轴与所述第一准直光光源的光轴水平、同轴的状态下，对所述地平式光电跟踪系统进行使方位轴系和俯仰轴系各自旋转180°的第一操作，之后调节所述第一调节机构，使所述成像视场中所述第一准直光所成图像在方位方向上位于所述第一操作前、后的所述第一准直光所成图像的位置的中心，在所述第二步骤中，在所述地平式光电跟踪系统的视准轴与所述第二准直光光源的光轴同轴的状态下，对所述地平式光电跟踪系统进行使方位轴系旋转180°，然后俯仰轴系调节至所述第二准直光所成图像在俯仰方向上位于成像视场中心的第二操作，之后调节所述第二调节机构，使所述成像视场中所述第二准直光所成图像在方位方向上位于所述第二操作前、后的所述第二准直光所成图像的位置的中心。采用本专利技术的轴系垂直度检测装置及方法，进行检测(调节)前无需对待检测的地平式光电跟踪系统进行调平操作，即地平式光电跟踪系统的方位轴是否竖直、俯仰轴是否水平不会对后续检测结果造成影响。在本专利技术的轴系垂直度调节方法中，第一步骤中地平式光电跟踪系统的视准轴与第一准直光光源的光轴均水平、等高且同轴，地平式光电跟踪系统的方位轴系与俯仰轴系的垂直度误差不会对第一操作即倒镜操作的结果造成影响，倒镜结果仅和俯仰轴系与视准轴系的垂直度误差有关。因此根据倒镜结果调节俯仰轴系与视准轴系的垂直度后，即可认为俯仰轴系与视准轴系的垂直度调节完成，两轴相互垂直。而在第二步骤中，在第二操作后，即地平式光电跟踪系统的方位轴系旋转180°，然后俯仰轴系调节至第二准直光所成图像在俯仰方向上位于成像视场中心后，地平式光电跟踪系统的方位轴系与俯仰轴系垂直度误差、俯仰轴系与视准轴系垂直度误差都会对第二准直光所成图像在成像视场中方位方向的偏移量造成影响。但由于通过第一步骤已将俯仰轴系与视准轴系的垂直度调节完成，两轴已相互垂直，因此认为此时的偏移量仅是由方位轴系与俯仰轴系的垂直度误差造成的，根据此时的位置偏移量调节方位轴系与俯仰轴系的垂直度，即可完成两轴垂直度的调节。本专利技术的有益效果是：本专利技术的地平式光电跟踪系统的轴系垂直度检测装置，仅由两个准直光光源和一个外接显示设备组成，结构简单。两个准直光光源与待测设备安装固定后即可检测、调节方位轴系与俯仰轴系、俯仰轴系与视准轴系的垂直度误差，中途不需要更换工位或检测设备，操作简便。无精密光学仪器，检测过程也无需辅助光学元器件，不易因操作而产生检测误差。本专利技术的地平式光电跟踪系统的轴系垂直度调节方法，方位轴系与俯仰轴系、俯仰轴系与视准轴系垂直度误差的检测和调节分两个步骤进行，互相没有影响，不会产生干涉误差。可根据外接显示设备上的成像进行可视化调节，检测、调节精度高；调节过程也可实时监测，便于控制调节量。附图说明图1为地平本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种地平式光电跟踪系统的轴系垂直度检测装置，所述地平式光电跟踪系统由作为转动轴系的方位轴系、俯仰轴系和作为不动轴系的视准轴系组成，所述轴系垂直度检测装置的特征在于，包括：/n出射第一准直光的第一准直光光源；/n出射第二准直光的第二准直光光源；和/n监视器，其用于观察所述第一准直光和所述第二准直光在所述地平式光电跟踪系统的视准轴系的成像视场中所成图像，/n所述第一准直光光源用于调节所述地平式光电跟踪系统的视准轴系与俯仰轴系的垂直度，在进行调节时，所述第一准直光光源被配置成使水平出射的所述第一准直光与所述地平式光电跟踪系统的视准轴同轴，/n所述第二准直光光源用于在所述地平式光电跟踪系统的视准轴系与俯仰轴系的垂直度已调节后，调节俯仰轴系与方位轴系的垂直度，在进行调节时，所述第二准直光光源被配置成向斜下方出射所述第二准直光，并且该第二准直光与经过视准轴系与俯仰轴系的垂直度调节并调节了方位角和俯仰角的所述地平式光电跟踪系统的视准轴同轴。/n

【技术特征摘要】
1.一种地平式光电跟踪系统的轴系垂直度检测装置，所述地平式光电跟踪系统由作为转动轴系的方位轴系、俯仰轴系和作为不动轴系的视准轴系组成，所述轴系垂直度检测装置的特征在于，包括：
出射第一准直光的第一准直光光源；
出射第二准直光的第二准直光光源；和
监视器，其用于观察所述第一准直光和所述第二准直光在所述地平式光电跟踪系统的视准轴系的成像视场中所成图像，
所述第一准直光光源用于调节所述地平式光电跟踪系统的视准轴系与俯仰轴系的垂直度，在进行调节时，所述第一准直光光源被配置成使水平出射的所述第一准直光与所述地平式光电跟踪系统的视准轴同轴，
所述第二准直光光源用于在所述地平式光电跟踪系统的视准轴系与俯仰轴系的垂直度已调节后，调节俯仰轴系与方位轴系的垂直度，在进行调节时，所述第二准直光光源被配置成向斜下方出射所述第二准直光，并且该第二准直光与经过视准轴系与俯仰轴系的垂直度调节并调节了方位角和俯仰角的所述地平式光电跟踪系统的视准轴同轴。


2.如权利要求1所述的轴系垂直度检测装置，其特征在于：
所述地平式光电跟踪系统设置在高度能够调节的安装基座上，通过调节所述安装基座的高度来调节所述地平式光电跟踪系统与所述第一准直光光源的相对高度。


3.如权利要求1所述的轴系垂直度检测装置，其特征在于：
所述第二准直光光源设置在所述第一准直光光源的正上方。


4.如权利要求1所述的轴系垂直度检测装置，其特征在于：
当所述第二准直光与所述地平式光电跟踪系统的视准轴同轴时，所述视准轴的仰角为45度以上。


5.如权利要求4所述的轴系垂直度检测装置，其特征在于：
当所述第二准直光与所述地平式光电跟踪系统的视准轴同轴时，所述视准轴的仰角接近90度。


6.一种地平式光电跟踪系统的轴系垂直度调节方法，使用权利要求1所述的轴系垂直度检测装置进行轴系垂直度调节，其特征在于：
所述地平式光电跟踪系统具有调节视准轴系与俯仰轴系的垂直度的第一调节机构，和调节俯仰轴系与方位轴系的垂直度的第二调节机构，
所述轴系垂直度调节方法包括：
调节视准轴系与俯仰轴系的垂直度的第一步骤；和
在所述第一步骤后调节俯仰轴系与方位轴系的垂直度的第二步骤，
在所述第一步骤中，在所述地平式光电跟踪系统的视准轴与所述第一准直光光源的光轴水平、同轴的状态下，对所述地平式光电跟踪系统进行使方位轴系和俯仰轴系各自旋转180°的第一操作，之后调节所述第一调节机构，使所述成像视场中所述第一准直光所成图像在方位方向上位于所述第一操作前、后的所述第一准直光所成图像的位置的中心，
在所述第二步骤中，在所述地平式光电跟踪系统的视准轴与所述第二准直光光源的光轴同轴的状态下，对所述地平式光电跟踪系统进行使方位轴系旋转180°，然后俯仰轴系调节至第二准直光所成图像在俯仰方向上位于成像视场中心的第二操作，之后调节所述第二调节机构，使所述成像视场中所述第二准直光所成图像在方位方向上位于所述第二操作前、后的所述第二准直光所成图像的位置的中心。


7.如权利要求6所述的轴系垂直度调节方法，其特征在于：
所述第一步骤包括：
第一子步骤，调节所述地平式光电跟踪系统与所述第一准直光光源的相对高度、所述第一准直光光源的安装角度、所述地平式光电跟踪系统的方位角和俯仰角，使所述地平式光电跟踪系统的视准轴与所述第一准直光光源的光轴水平、同轴，所述成像视场中所述第一准直光所成图像位于成像视场的方位、俯仰方向上的中心位置；
第二子步骤，对所述地平式光电跟踪系统进行所述第一操作；
第三子步骤，记录所述第一操作后所述成像视场中所述第一准直光所成图像的方位方向上的位置；和
第四子步骤，调节所述第一调节机构，使所述成像视场中所述第一准直光所成图像位于所述中心位置与所述第三子步骤中记录的位置的中心。


8.如权利要求7所述的轴系垂直度调节方法，其特征在于：
在所述第二子步骤中记录所述第一操作后所述地平式光电跟踪系统的方位角读数FW1，

【专利技术属性】
技术研发人员：张巳龙，谭逢富，靖旭，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：安徽;34