一种收发多光路光学系统精密同轴度装调方法技术方案

本发明专利技术的目的是解决现有针对收发多光路光学系统的机械装调效率低且精度较低，无法满足收发多光路光学系统的多光轴一致性高精度装调要求的技术问题，而提供一种收发多光路光学系统精密同轴度装调方法。本发明专利技术精密同轴度装调方法结合光学定心加工技术和经纬仪自准直成像技术，以主镜光轴为主基准，在自准直经纬仪光轴可视化的基础上进行主基准引出与转换，依次对缩束系统、发射支路和接收支路中的光学镜/镜组进行精密调装，保证发射支路和接收支路光轴的高同轴度要求。同时还通过干涉检测技术确认光学系统成像质量，保证光学系统波像差满足设计要求，有效提高了装调效率，实现了收发多光路系统的高精度装调。了收发多光路系统的高精度装调。了收发多光路系统的高精度装调。

【技术实现步骤摘要】
一种收发多光路光学系统精密同轴度装调方法


[0001]本专利技术属于精密光学机械装配领域，具体涉及一种收发多光路光学系统精密同轴度装调方法。

技术介绍

[0002]激光、电视和红外光学成像系统大多采用跟踪瞄准吊舱或地面光电瞄准设备。通过对目标探测观瞄实时提供距离、方位角和姿态等信息。光电瞄准准确度很大程度上决定了光学系统的跟踪准确度。
[0003]随着装备现代化进程的加速推进，现代装备中的光学系统涵盖从微光到可见光甚至中红外光波的各种波段，从可见光到进中红外光波段都有相对应的光轴，光电系统也均为多光轴光电系统。作为集激光测距、激光制导、可见光观测等为一体的多光谱多光轴综合光电装备，多光轴一致性是否能保证决定了系统的实效性和准确性。
[0004]如图1所示为收发多光路光学系统示意图，该系统由缩束系统(包括主镜1、次镜2、折轴镜3和目镜4)、发射支路(包括第二分光镜组9、准直镜组10和激光器组11)、接收支路(包括变倍镜组5和第一分光镜组6)三部分组件组成，是一种涵盖可见与红外波段且具有多路观测功能为一体的收发多光轴光学系统，其中对光轴一致性的调校关系到对目标实施准确的测距、跟踪、瞄准和目标运动参数传递的保证。收发多光轴的平行性直接影响系统的准确度和分辨率，因此，光轴一致性成为多光轴光电装备的一个重要参数，为保证测量系统的收发多光轴一致性，需要一种高装调效率和精度的装调方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是解决现有针对收发多光路光学系统的机械装调效率低且精度较低，无法满足收发多光路光学系统的多光轴一致性高精度装调要求的技术问题，而提供一种收发多光路光学系统精密同轴度装调方法。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0007]一种收发多光路光学系统精密同轴度装调方法，所述收发多光路光学系统包括缩束系统、M条发射支路、反射镜组、楔形分光镜和N条接收支路；M≥1，N≥1；所述缩束系统包括沿光路依次设置的主镜、次镜、折轴镜和目镜；所述收发多光路光学系统中的各光学镜均通过镜框安装其各自对应的镜筒内；
[0008]所述精密同轴度装调方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
[0009]步骤1)、对收发多光路光学系统中的各光学镜/镜组进行定心加工；
[0010]1.1、将主镜安装在镜框中与定心车床连接，在定心车床主轴旋转状态下，利用定心仪监视主镜的球心自准直像，调整主镜的位姿，使其球心自准直像在车床主轴旋转时，晃动量在0.005mm内，且主镜内孔与端面跳动量均小于0.01mm，则认为主镜的光轴与车床旋转轴重合；
[0011]1.2、车削主镜的镜框外径，保证其与主镜的镜筒配合间隙小于0.01mm，且后端面
见光，完成主镜的定心加工，即将主镜的光轴过渡至其镜框内孔基准轴；
[0012]1.3、按照1.1
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1.2的方法，依次完成收发多光路光学系统中其他各光学镜/镜组的定心加工，即完成各光学镜/镜组的光轴与其各自的镜框内孔基准轴重合；
[0013]步骤2)、基准可视化引出；
[0014]步骤3)、装调收发多光路光学系统；
[0015]其中，步骤2和步骤3中对收发多光路光学系统的各光学镜/镜组在其各自镜筒中的高精度位姿装调，具体是通过十字丝工装代替光学镜/镜组，结合自准直成像技术实现的；所述十字丝工装内部设置光学玻璃，所述光学玻璃中心为十字丝刻线；所述十字丝刻线所在中心圆为透光区域，其外部环带区域为反射面。
[0016]进一步地，步骤2)具体为：
[0017]2.1、根据主镜的镜筒的安装内孔，配做第一工装十字丝，两者配合圆周间隙小于0.01mm；
[0018]所述第一工装十字丝包括中心小圆和外圆环带，中心小圆为玻璃材质且玻璃中心小圆刻有十字刻线且透光，第一工装十字丝机械回转轴代表了玻璃中心的光轴，外圆环带的1/4为反射面；
[0019]2.2、将第一工装十字丝装入主镜的镜筒中，以第一工装十字丝的玻璃中心小圆的光轴作为所述精密装调的主基准；
[0020]2.3、基于光学自准直成像原理，借助自准直的第一经纬仪进行主基准的可视化引出。
[0021]进一步地，所述反射镜组包括第一反射镜、第二反射镜和第三反射镜；经过目镜出射的光线经楔形分光镜分为透射光和反射光，透射光经第一反射镜反射后入射至发射支路，反射光依次经第三反射镜、第二反射镜反射后入射至接收支路；所述M条发射支路包括沿光路依次设置的第二分光镜组、准直镜组和激光器组，得到M条发射光；所述N条接收支路包括沿光路依次设置的第一分光镜组和变倍镜头组，得到N条接收光；其中，第一条发射支路包括沿透射光光路依次设置的第三分光镜、第一准直镜和第一激光器；第一条接收支路包括沿反射光光路依次设置的第一分光镜和第一变倍镜头；
[0022]步骤3)、装调收发多光路光学系统，具体为：
[0023]3.1、装调缩束系统
[0024]3.1.1装调主镜
[0025]在步骤2.3中，完成主基准的可视化引出的同时，对主镜精确定位，拆卸第一工装十字丝，装配主镜到其镜筒上，完成主镜的装调；
[0026]3.1.2、装调次镜和折轴镜
[0027]在预先规划的次镜和折轴镜安装位置初始安装次镜和折轴镜，次镜和折轴镜的光轴上分别设置第二经纬仪和第三经纬仪；
[0028]保持第一经纬仪位置不动，以第一经纬仪引出主基准为基准，观察第二经纬仪和第三经纬仪的自准像，调整次镜和折轴镜的位姿，直至第二经纬仪和第三经纬仪均与第一经纬仪相互自准穿心，对次镜和折轴镜精确定位，装配次镜和折轴镜到其镜筒上，完成次镜和折轴镜的装调；
[0029]3.1.3、装调目镜
[0030]在目镜的光轴上设置第四经纬仪，在目镜的后端配做并安装第二工装十字丝，调整目镜的镜筒位姿，直至第四经纬仪与第二工装十字丝相互穿心，对目镜的精确定位，装配目镜到其镜筒上，完成目镜的装调；
[0031]3.2、装调发射支路
[0032]3.2.1、主基准转换
[0033]在第一发射支路后端设置平面反射镜，在预先规划的第一发射支路的前端设置第五经纬仪，利用第五经纬仪与第四经纬仪互瞄，将主基准传递至第五经纬仪；调整平面反射镜的位姿，直至在第五经纬仪的目镜中看到经平面反射镜反射回的自准像，完成主基准引出传递至平面反射镜；
[0034]3.2.2、依次安装楔形分光镜、第一反射镜、第三分光镜，依次调整楔形分光镜、第一反射镜的位姿，直至第一经纬仪自准；
[0035]3.2.3、在第一准直镜镜筒前端配做并安装第三工装十字丝，调整第一准直镜镜筒的位姿，直至第一经纬仪与第三工装十字丝相互自准穿心；
[0036]3.2.3、拆卸第三工装十字丝，装配第一准直镜到其镜筒上，完成第一准直镜的装调，即完成第一发射支路的装调；
[0037]3.2.4、按照3.2.1
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3.2.3的方法，配做对应的工装十字丝，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种收发多光路光学系统精密同轴度装调方法，所述收发多光路光学系统包括缩束系统、M条发射支路、反射镜组(7)、楔形分光镜(8)和N条接收支路；M≥1，N≥1；所述缩束系统包括沿光路依次设置的主镜(1)、次镜(2)、折轴镜(3)和目镜(4)；所述收发多光路光学系统中的各光学镜均通过镜框安装其各自对应的镜筒内；所述精密同轴度装调方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)、对收发多光路光学系统中的各光学镜/镜组进行定心加工；1.1、将主镜(1)安装在镜框中与定心车床连接，在定心车床主轴旋转状态下，利用定心仪监视主镜(1)的球心自准直像，调整主镜(1)的位姿，使其球心自准直像在车床主轴旋转时，晃动量在0.005mm内，且主镜(1)内孔与端面跳动量均小于0.01mm，则认为主镜(1)的光轴与车床旋转轴重合；1.2、车削主镜(1)的镜框外径，保证其与主镜(1)的镜筒配合间隙小于0.01mm，且后端面见光，完成主镜(1)的定心加工，即将主镜(1)的光轴过渡至其镜框内孔基准轴；1.3、按照1.1
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1.2的方法，依次完成收发多光路光学系统中其他各光学镜/镜组的定心加工，即完成各光学镜/镜组的光轴与其各自的镜框内孔基准轴重合；步骤2)、基准可视化引出；步骤3)、装调收发多光路光学系统；其中，步骤2和步骤3中对收发多光路光学系统的各光学镜/镜组在其各自镜筒中的高精度位姿装调，具体是通过十字丝工装代替光学镜/镜组，结合自准直成像技术实现的；所述十字丝工装内部设置光学玻璃，所述光学玻璃中心为十字丝刻线；所述十字丝刻线所在中心圆为透光区域，其外部环带区域为反射面。2.根据权利要求1所述的收发多光路光学系统精密同轴度装调方法，其特征在于，步骤2)具体为：2.1、根据主镜(1)的镜筒的安装内孔，配做第一工装十字丝(13)，两者配合圆周间隙小于0.01mm；所述第一工装十字丝(13)包括中心小圆和外圆环带，中心小圆为玻璃材质且玻璃中心小圆刻有十字刻线且透光，第一工装十字丝(13)机械回转轴代表了玻璃中心的光轴，外圆环带的1/4为反射面；2.2、将第一工装十字丝(13)装入主镜(1)的镜筒中，以第一工装十字丝(13)的玻璃中心小圆的光轴作为所述精密装调的主基准；2.3、基于光学自准直成像原理，借助自准直的第一经纬仪(12)进行主基准的可视化引出。3.根据权利要求2所述的收发多光路光学系统精密同轴度装调方法，其特征在于：所述反射镜组(7)包括第一反射镜(71)、第二反射镜(72)和第三反射镜(73)；经过目镜(4)出射的光线经楔形分光镜(8)分为透射光和反射光，透射光经第一反射镜(71)反射后入射至发射支路，反射光依次经第三反射镜(73)、第二反射镜(72)反射后入射至接收支路；所述M条发射支路包括沿光路依次设置的第二分光镜组(9)、准直镜组(10)和激光器组(11)，得到M条发射光；所述N条接收支路包括沿光路依次设置的第一分光镜组(6)和变倍镜头组(5)，得到N条接收光；其中，第一条发射支路包括沿透射光光路依次设置的第三分光镜(91)、第一准直镜(101)和第一激光器；第一条接收支路包括沿反射光光路依次设置的第一
分光镜(61)和第一变倍镜头(51)；步骤3)、装调收发多光路光学系统，具体为：3.1、装调缩束系统3.1.1装调主镜(1)在步骤2.3中，完成主基准的可视化引出的同时，对主镜(1)精确定位，拆卸第一工装十字丝(13)，装配主镜(1)到其镜筒上，完成主镜(1)的装调；3.1.2、装调次镜(2)和折轴镜(3)在预先规划的次镜(2)和折轴镜(3)安装位置初始安装次镜(2)和折轴镜(3)，次镜(2)和折轴镜(3)的光轴上分别设置第二经纬仪(14)和第三经纬仪(15)；保持第一经纬仪(12)位置不动，以第一经纬仪(12)引出主基准为基准，观察第二经纬仪(14)和第三经纬仪(15)的自准像，调整次镜(2)和折轴镜(3)的位姿，直至第二经纬仪(14)和第三经纬仪(15)均与第一经纬仪(12)相互自准穿心，对次镜(2)和折轴镜(3)精确定位，装配次镜(2)和折轴镜(3)到其镜筒上，完成次镜(2)和折轴镜(3)的装调；3.1.3、装调目镜(4)在目镜(4)的光轴上设置第四经纬仪(16)，在目镜(4)的后端配做并安装第二工装十字丝(17)，调整目镜(4)的镜筒位姿，直至第四经纬仪(16)与第二工装十字丝(17)相互穿心，对目镜(4)的精确定位，装配目镜(4)到其镜筒上，完成目镜(4)的装调；3.2、装调发射支路3.2.1、主基准转换在第一发射支路后端设置平面反射镜(19)，在预先规划的第一发射支路的前端设置第五经纬仪(21)，利用第五经纬仪(21)与第四经纬仪(16)互瞄，将主基准传递至第五经纬仪(21)；调整平面反射镜(19)的位姿，直至在第五经纬仪(21)的目镜中看到经平面反射镜(19)反射回的自准像，完成主基准引出传递至平面反射镜(19)；3.2.2、依次安装楔形分光镜(8)、第一反射镜(71)、第三分...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹雅梅，康世发，雷昱，韩娟，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：