一种多光轴设备的动态修正方法技术

本发明专利技术涉及一种多光轴设备的动态修正方法，包括建立发射轴和接收轴的偏差值随滚转角的变化关系模型；建立发射轴和接收轴的偏差值随俯仰角的变化关系模型；步骤四：将上述两个模型进行线性叠加得到发射轴和接受轴的残余偏差与方位俯仰角度的模型关系；步骤五：将此结果引入至跟踪闭环中，将目标引导至模型解算出的标定位置。本发明专利技术对多光轴设备在不同姿态下发射轴和接收轴的偏差进行预测和解算，提高了系统的跟踪和瞄准精度。了系统的跟踪和瞄准精度。了系统的跟踪和瞄准精度。

【技术实现步骤摘要】
一种多光轴设备的动态修正方法


[0001]本专利技术涉及光电
，特别是涉及一种多光轴设备的动态修正方法。

技术介绍

[0002]随激光技术的不断发展，激光器小型化的推进和功率密度的提升，兼具目标侦测锁定和干扰打击功能光电系统的集成度也不断提高，此类设备往往对与侦测模块的成像光路的光轴(也称之为接受轴)与激光打击模块中发射光路的光轴(也称之为发射轴)之间的平行性有很高的要求，一般称为光轴一致性。
[0003]为保证光轴一致性，目前一般采取的方法为静态校准，即通过在特定位置的校准光路，以保证系统在整个行程内的一致性在允差范围内。当光路全部原件固定在同一结构件上时，由于光学元件之间基本不存在相对运动，所以偏差量也多为静态的系统偏差，此类校准对于光轴的静态偏差有较好的矫正效果。
[0004]但是，当光路元件散布于伺服系统存在相对转动的不同结构件时，由于结构上的转动而引入的动态误差难以避免，而此前静态校准仅能减小系统误差的平均值，而不能对动态的偏差进行修正，这会导致系统的瞄准精度在动态过程中下降。基于此，如何提供一种在多光轴设备的动态修正方法以提高校准效果是本领域技术人员亟需解决的技术难题。

技术实现思路

[0005](1)要解决的技术问题
[0006]本专利技术实施例提供了一种多光轴设备的动态修正方法，包括建立发射轴和接收轴的偏差值随滚转角的变化关系模型、建立发射轴和接收轴的偏差值随俯仰角的变化关系模型；再将上述两个模型进行线性叠加得到发射轴和接受轴的残余偏差与方位俯仰角度的模型关系；并将此结果引入至跟踪闭环中，将目标引导至模型解算出的标定位置。本专利技术对多光轴设备在不同姿态下发射轴和接收轴的偏差进行预测和解算，提高了系统的跟踪和瞄准精度。
[0007](2)技术方案
[0008]本专利技术的实施例提出了一种多光轴设备的动态修正方法，包括如下步骤：
[0009]步骤一：将待标定的多光轴设备完成多光轴一致性的静态测试；
[0010]步骤二：控制多光轴设备的俯仰角度不变，横滚角度以一定步长进行变化依次对发射轴和接收轴的偏差角度进行测量，得到一组测量结果，以横滚角为自变量进行拟合，得到在一定俯仰角度下，发射轴和接收轴的偏差值随滚转角的变化关系模型；
[0011]步骤三：控制多光轴设备的横滚角度不变，俯仰角度以一定步长进行变化依次对发射轴和接收轴的偏差角度进行测量，得到一组测量结果，以俯仰角为自变量进行拟合，进而得到在一定横滚角度下，发射轴和接收轴的偏差值随俯仰角的变化关系模型；
[0012]步骤四：将上述两个模型进行线性叠加得到发射轴和接受轴的残余偏差与方位俯仰角度的模型关系；
[0013]步骤五：将此结果引入至跟踪闭环中，将目标引导至模型解算出的标定位置。
[0014]进一步地，所述步骤一包括如下步骤：将多光轴设备固定在旋转平台上，将滚转轴固定于某一角度时，俯仰轴和旋转平台的旋转法向量平行且尽量靠近同一旋转中心；将俯仰轴定位至垂直向上方向，调节平行光管保证多光轴设备的主光轴与平行光管光轴平行且尽量靠近。
[0015]进一步地，所述平行光管设置在升降平台上。
[0016]进一步地，所述俯仰轴的旋转中心与旋转平台的旋转中心共心设置。
[0017]进一步地，所述多光轴设备的主光轴与所述平行光管的光轴角度偏差不超过光电成像系统的视场角的一半。
[0018]进一步地，所述步骤二包括如下步骤：启动多光轴设备，并在平行光管出光口位置放置挡片，出光后记录出光后光斑在设备的光电成像系统上的位置(x
a1
,y
a1
)，以α
°
步长改变滚转轴位置，重复上述步骤，第α
n
°
处的位置记录为(x
an
,y
an
)，共计N
a
次，得到多光轴设备的发射轴和接收轴的偏差值随滚转角的变化关系模型。
[0019]进一步地，所述步骤三包括如下步骤：在经过步骤二以后，将多光轴设备位置恢复至初始位置并重新对准光轴，记录出光后光斑在多光轴设备的光电成像系统上的位置(x
b1
,y
b1
)。以β
°
步长改变俯仰轴位置，同时将旋转平台反向旋转相同角度后记录光斑位置，重复上述步骤，第β
n
°
处的位置记录为(x
bn
,y
bn
)，共计N
b
次，得到多光轴设备的发射轴和接收轴的偏差值随俯仰角的变化关系模型。
[0020]进一步地，所述步骤四包括如下步骤：分别对得到的α
n
与(x
an
,y
an
)和β
n
与(x
bn
,y
bn
)，进行拟合，得到四组拟合关系如下：x
a
＝f
xa
(α)，y
a
＝f
ya
(α)，x
b
＝g
xb
(β)，y
b
＝g
yb
(β)；对偏差进行建模，得到如下模型：
[0021][0022]得到在一定横滚角度下，多光轴设备的发射轴和接收轴的偏差值随俯仰角的变化关系模型。
[0023]进一步地，所述步骤五包括如下步骤：导入建模结果，将多光轴设备1滚转俯仰位置为(α,β)处跟踪中心位置从(0，0)修正为(x(α,β),y(α,β))，瞄准误差得到修正。
[0024](3)有益效果
[0025]本专利技术多光轴设备的动态修正方法通过标定、建模的过程，对多光轴设备在不同姿态下发射轴和接收轴的偏差进行预测和解算，并将结果引入光电跟踪系统的闭环中，令引导目标位置至发射轴位置，进一步提高了系统的跟踪和瞄准精度。可见本专利技术实施例的多光轴设备经过上述的动态修正可提高系统在运动状态下的光轴一致性。
[0026]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于
本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1是本专利技术一实施例中多光轴设备的动态修正方法的流程示意图。
[0029]图2是本专利技术一实施例中光轴一致性测试的主视结构图。
[0030]图3是本专利技术一实施例中光轴一致性测试的多角度结构示意图。
[0031]图4是本专利技术一实施例中发射轴位置随滚转角度变化示意图。
[0032]图5是本专利技术一实施例中发射轴位置随俯仰角度变化示意图。
[0033]图6是本专利技术一实施例实施前后效果对比示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多光轴设备的动态修正方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：将待标定的多光轴设备完成多光轴一致性的静态测试；步骤二：控制多光轴设备的俯仰角度不变，横滚角度以一定步长进行变化依次对发射轴和接收轴的偏差角度进行测量，得到一组测量结果，以横滚角为自变量进行拟合，得到在一定俯仰角度下，发射轴和接收轴的偏差值随滚转角的变化关系模型；步骤三：控制多光轴设备的横滚角度不变，俯仰角度以一定步长进行变化依次对发射轴和接收轴的偏差角度进行测量，得到一组测量结果，以俯仰角为自变量进行拟合，进而得到在一定横滚角度下，发射轴和接收轴的偏差值随俯仰角的变化关系模型；步骤四：将上述两个模型进行线性叠加得到发射轴和接受轴的残余偏差与方位俯仰角度的模型关系；步骤五：将此结果引入至跟踪闭环中，将目标引导至模型解算出的标定位置。2.根据权利要求1所述的一种多光轴设备的动态修正方法，其特征在于，所述步骤一包括如下步骤：将多光轴设备固定在旋转平台上，将滚转轴固定于某一角度时，俯仰轴和旋转平台的旋转法向量平行且尽量靠近同一旋转中心；将俯仰轴定位至垂直向上方向，调节平行光管保证多光轴设备的主光轴与平行光管光轴平行且尽量靠近。3.根据权利要求2所述的一种多光轴设备的动态修正方法，其特征在于，所述平行光管设置在升降平台上。4.根据权利要求2所述的一种多光轴设备的动态修正方法，其特征在于，所述俯仰轴的旋转中心与旋转平台的旋转中心共心设置。5.根据权利要求2所述的一种多光轴设备的动态修正方法，其特征在于，所述多光轴设备的主光轴与所述平行光管的光轴角度偏差不超过光电成像系统的视场角的一半。6.根据权利要求2所述的一种多光轴设备的动态修正方法，其特征在于，所述步骤二包括如下步骤：启动多光轴设备，并在平行光管出光口位置放置挡片，出光后记录出光后光斑在设备的光电成像系统上的位置(x
a1
,y
a1
)，以α
°
步长改变滚转轴位置，重复上述步骤，第α
n
°
处的位置记录为(x
an
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李远青，顾海栋，金新，
申请(专利权)人：中国航空制造技术研究院，
类型：发明
国别省市：