大口径望远镜轴系精度大范围连续测量方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种大口径望远镜轴系精度大范围连续测量方法及装置，其中的装置包括俯仰轴光源、俯仰轴光栅、俯仰轴探测器和数据处理器；其中，俯仰轴光源设置在大口径望远镜的光学桁架的俯仰轴方向上，用于发出射向俯仰轴的测量光束；俯仰轴光栅安装在俯仰轴上随俯仰轴同步转动，俯仰轴光栅用于接收俯仰轴光源发出的测量光束，并衍射出发散角均匀的散射光束；俯仰轴探测器设置在散射光束的传播方向上，用于对散射光束中的一束进行成像，获得俯仰角图像；数据处理器用于将光斑在俯仰角图像中的位移除以俯仰轴光栅与俯仰轴探测器之间的距离得到俯仰轴转动的角度。本发明专利技术以低成本和低加工难度的方式实现对大口径望远镜转动的俯仰角和方位角的连续测量。角和方位角的连续测量。角和方位角的连续测量。

【技术实现步骤摘要】
大口径望远镜轴系精度大范围连续测量方法及装置


[0001]本专利技术涉及光学测量
，特别涉及一种大口径望远镜轴系精度大范围连续测量方法及装置。

技术介绍

[0002]现有方法用激光准直仪结合多面棱镜对大口径望远镜转动的俯仰角和方位角进行测量，多面棱镜安装在望远镜的光学桁架上，由于经多面棱镜反射的光束可能无法被激光准直仪的探测器接收到，导致不能实现连续测量，精度受限于探测器的参数。另外，通常采用29面棱镜对大口径望远镜进行俯仰角和方位角的测量，由于29面棱镜的面数较多，加工难度和加工成本非常高。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是为了克服已有技术的缺陷，提出一种大口径望远镜轴系精度大范围连续测量方法及装置，以低成本和低加工难度的方式实现对大口径望远镜转动的俯仰角和方位角的连续测量。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用以下具体技术方案：
[0005]本专利技术提供的大口径望远镜轴系精度大范围连续测量装置，包括俯仰轴光源、方位轴光源、俯仰轴光栅、方位轴光栅、俯仰轴探测器、方位轴探测器和数据处理器；其中，俯仰轴光源通过光纤照明方式向俯仰轴发出的测量光束；俯仰轴光栅安装在俯仰轴上随俯仰轴同步转动，俯仰轴光栅用于接收俯仰轴光源发出的测量光束，并衍射出发散角均匀的散射光束；俯仰轴探测器设置在散射光束的传播方向上，用于对散射光束中的一束进行成像，获得俯仰角图像；方位轴光源通过光纤照明方式向方位轴发出的测量光束；方位轴光栅安装在方位轴上随方位轴同步转动，方位轴光栅用于接收方位轴光源发出的测量光束，并衍射出发散角均匀的散射光束；方位轴探测器设置在散射光束的传播方向上，用于对散射光束中的一束进行成像，获得方位角图像；数据处理器包括俯仰角计算单元和方位角计算单元；其中，俯仰角计算单元用于将光斑在俯仰角图像中的位移除以俯仰轴光栅与俯仰轴探测器之间的距离得到俯仰轴转动的角度；方位角计算单元用于将光斑在方位角图像中的位移除以方位轴光栅与方位轴探测器之间的距离得到方位轴转动的角度。
[0006]优选地，数据处理器还包括位移计算单元，用于分别计算俯仰角图像与方位角图像上的光斑的质心，根据质心在不同位置的坐标计算俯仰角图像与方位角图像上光斑的位移量。
[0007]本专利技术提供的大口径望远镜轴系精度大范围连续测量方法，利用上述的大口径望远镜轴系精度大范围连续测量装置实现，用于对大口径望远镜转动的俯仰角和方位角进行测量；
[0008]测量大口径望远镜转动的俯仰角，包括如下步骤：
[0009]打开俯仰轴光源，俯仰轴光栅对入射的测量光束进行衍射，产生发散角均匀的散
射光束；
[0010]转动光学桁架的俯仰轴，使俯仰轴光栅产生的散射光束发生偏移；
[0011]通过俯仰轴探测器对散射光束的某一束进行成像，获得不同光斑位置的俯仰角图像；
[0012]利用数据处理器将光斑在俯仰角图像中的位移除以俯仰轴光栅与俯仰轴探测器之间的距离得到俯仰轴转动的角度；
[0013]测量大口径望远镜转动的方位角，包括如下步骤：
[0014]打开方位轴光源，方位轴光栅对入射的测量光束进行衍射，产生发散角均匀的散射光束；
[0015]转动光学桁架的方位轴，使方位轴光栅产生的散射光束发生偏移；
[0016]通过方位轴探测器对散射光束的某一束进行成像，获得不同光斑位置的方位角图像；
[0017]利用数据处理器将光斑在方位角图像中的位移除以方位轴光栅与俯仰轴探测器之间的距离得到方位轴转动的角度。
[0018]优选地，分别计算俯仰角图像与方位角图像上的光斑的质心，根据质心在不同位置的坐标计算俯仰角图像与方位角图像上光斑的位移量。
[0019]本专利技术能够取得如下技术效果：
[0020]1、本专利技术将光栅与探测器相结合，以低成本和低加工难度的方式实现对大口径望远镜转动的俯仰角和方位角的测量；
[0021]2、在光学桁架转动一个很小的角度时，依然能够实现对转动角度的测量，相比多面棱镜结合激光准直仪的测量方式，能够实现连续测量。
附图说明
[0022]图1是根据本专利技术实施例提供的大口径望远镜轴系精度大范围连续测量装置在测量俯仰角时的结构示意图；
[0023]图2是根据本专利技术实施例提供的大口径望远镜轴系精度大范围连续测量装置在测量方位角时的结构示意图。
具体实施方式
[0024]在下文中，将参考附图描述本专利技术的实施例。在下面的描述中，相同的模块使用相同的附图标记表示。在相同的附图标记的情况下，它们的名称和功能也相同。因此，将不重复其详细描述。
[0025]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，而不构成对本专利技术的限制。
[0026]如图1和图2所示，本专利技术提供的大口径望远镜轴系精度大范围连续测量装置包括俯仰轴光源、方位轴光源、俯仰轴光栅1、方位轴光栅1`、俯仰轴探测器2、方位轴探测器2`和数据处理器。
[0027]俯仰轴光源通过光纤照明方式向俯仰轴发出的测量光束，也就是说俯仰轴光源发
出的光通过光纤传播到俯仰轴光栅1的位置并入射到俯仰轴光栅1上。
[0028]俯仰轴光栅1安装在俯仰轴上随俯仰轴同步转动，俯仰轴光栅1用于接收俯仰轴光源发出的测量光束，并衍射出发散角均匀的散射光束。
[0029]俯仰轴探测器2设置在散射光束的传播方向上，用于对散射光束中的一束进行成像，获得俯仰角图像。
[0030]当俯仰轴光栅1随俯仰轴上转动时，散射光的角度发生变化，从而导致光斑在俯仰角图像上的位置发生变化。
[0031]数据处理器4包括俯仰角计算单元，俯仰角计算单元用于将光斑在俯仰角图像中的位移除以俯仰轴光栅与俯仰轴探测器之间的距离得到俯仰轴转动的角度，俯仰轴转动的角度即为大口径望远镜转动的俯仰角。
[0032]方位轴光源也是通过光纤照明方式向方位轴发出的测量光束。
[0033]方位轴光栅1`安装在方位轴上随方位轴同步转动，方位轴光栅1`用于接收方位轴光源发出的测量光束，并衍射出发散角均匀的散射光束方位轴探测器设置在散射光束的传播方向上，用于对散射光束中的一束进行成像，获得方位角图像。
[0034]当方位轴光栅1`随方位轴上转动时，散射光的角度发生变化，从而导致光斑在方位角图像上的位置发生变化。
[0035]数据处理器包括方位角计算单元，方位角计算单元用于将光斑在方位角图像中的位移除以方位轴光栅与方位轴探测器之间的距离得到方位轴转动的角度。
[0036]数据处理器还包括位移计算单元，通过位移计算单元分别计算俯仰角图像上与方位角图像上的光斑的质心，当光斑发生移动时，质心的位置发生变化，质心的坐标也会改变，根据质心在不同位置的坐标计算俯仰角图像上的光斑的位移量与方位角图像上的光斑的位移量。
[0037]与上述大口径望远镜轴系精度大范围连本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大口径望远镜轴系精度大范围连续测量装置，其特征在于，包括俯仰轴光源、方位轴光源、俯仰轴光栅、方位轴光栅、俯仰轴探测器、方位轴探测器和数据处理器；其中，所述俯仰轴光源通过光纤照明方式向俯仰轴发出的测量光束；所述俯仰轴光栅安装在所述俯仰轴上随所述俯仰轴同步转动，所述俯仰轴光栅用于接收所述俯仰轴光源发出的测量光束，并衍射出发散角均匀的散射光束；所述俯仰轴探测器设置在散射光束的传播方向上，用于对散射光束中的一束进行成像，获得俯仰角图像；所述方位轴光源通过光纤照明方式向方位轴发出的测量光束；所述方位轴光栅安装在所述方位轴上随所述方位轴同步转动，所述方位轴光栅用于接收所述方位轴光源发出的测量光束，并衍射出发散角均匀的散射光束；所述方位轴探测器设置在散射光束的传播方向上，用于对散射光束中的一束进行成像，获得方位角图像；所述数据处理器包括俯仰角计算单元和方位角计算单元；其中，俯仰角计算单元用于将光斑在所述俯仰角图像中的位移除以所述俯仰轴光栅与所述俯仰轴探测器之间的距离得到所述俯仰轴转动的角度；所述方位角计算单元用于将光斑在所述方位角图像中的位移除以所述方位轴光栅与所述方位轴探测器之间的距离得到所述方位轴转动的角度。2.如权利要求1所述的大口径望远镜轴系精度大范围连续测量装置，其特征在于，所述数据处理器还包括位移计算单元，用于分别计算所述俯仰角图像与所述方位角图像上的光斑的质心，根据质心在不同位...

【专利技术属性】
技术研发人员：安其昌，吴小霞，王建立，陈涛，李洪文，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：