【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光轴校准，尤其涉及一种运用ccd矩阵的激光测距仪准直系统。
技术介绍
1、激光测距仪通过激光束测量距离，由于其角分辨率高、测量精度高、抗干扰能力强、操作便捷以及器件体积较小等优点，如今被逐渐运用于工业测量和军事领域。由于激光测距仪应用领域的功能性和专业性，器件的测距精度和横向分辨率要求极其苛刻。而激光测距仪的测量精度和作用距离主要由器件的激光发射光轴、激光接收光轴和瞄准光轴，即三光轴的平行性保证。因此激光测距仪的准直过程主要是系统的三光轴平行性校准。
2、目前主要有两类系统以实现激光测距仪的三光轴平行性校准，一类是使用偏心环(框)结构的系统，一类是使用双光楔结构的系统。前者通过垂直于光轴方向移动光学元件以改变对应的光轴方向使之与其余光轴平行，但是此类方法具有使用的组件体积大、校准难度较大等缺点。后者通过调整双光楔系统的相对转动角度改变激光发射方向，并以此实现三光轴平行性校准。传统的检测校准方法有平行光管法和凹面镜反射法等，然而此类方法只能定性判定三光轴平行性的偏差，无法实现定量分析出具体偏移角度以便实现更加精确的调整。传统的检测校准手段往往需要经过培训、具有丰富经验的专业人员进行，操作过程繁琐。而在工业测量时往往需要实时检测，因此会导致检测校准效率低下，器件的可靠性无法按时得到保证。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种运用ccd矩阵的激光测距仪准直系统，可实现激光光轴偏移程度的量化并据此完成对三光轴平行性的可视化校准，简化校准过程，降低对操作难度。p>
2、为了实现本专利技术的目的，所采用的技术方案是：一种运用ccd矩阵的激光测距仪准直系统，包括空心角反射器、离轴抛物面金属反射镜、旋转反射器、第一对角分束反射镜、第二对角分束反射镜、激光辐射显像仪、ccd矩阵、计算机和led发射器，离轴抛物面金属反射镜、旋转反射器、第一对角分束反射镜、第二对角分束反射镜、激光辐射显像仪和ccd矩阵构成瞄准光轴，空心角反射器用于调整激光接收光轴的角度偏差，离轴抛物面金属反射镜用于将激光接收光轴与瞄准光轴连接，旋转反射器用于调整激光接收光轴的位置偏差，第一对角分束反射镜用于将led发射器发出的光反射进瞄准光轴，经离轴抛物面金属反射镜校准激光接收光轴；第二对角分束反射镜用于将激光辐射显像仪经激光辐射发出的处于可见光波段的光反射至ccd矩阵，ccd矩阵配合计算机实现激光束光轴的可视化和量化。
3、作为本专利技术的优化方案，激光辐射显像仪的位置位于离轴抛物面金属反射镜的焦平面上，激光辐射显像仪的中心点与led发射器位置共轭。
4、作为本专利技术的优化方案，运用ccd矩阵的激光测距仪准直系统还包括保护性滤光片和柱面棱镜，保护性滤光片和柱面棱镜依次设置在第二对角分束反射镜和ccd矩阵之间，保护性滤光片用于避免在ccd矩阵前产生杂散光，柱面棱镜用于将穿过保护性滤光片的光聚集于ccd矩阵的中心处。
5、作为本专利技术的优化方案，运用ccd矩阵的激光测距仪准直系统还包括光圈，光圈设置在led发射器的前方，光圈用于调节进光照度和景深
6、作为本专利技术的优化方案，运用ccd矩阵的激光测距仪准直系统还包括红外光谱发射器，led发射器和红外光谱发射器作为准直光束的光源，形成准直光轴，准直光轴通过离轴抛物面金属反射镜反射后与激光接收光轴的准直轴平行。
7、作为本专利技术的优化方案，激光测距仪形成的激光光轴角方位为：
8、
9、公式1中：θb表示激光束的发散度，ys表示离轴抛物面金属反射镜的焦平面中某一水平方向的激光光斑尺寸，fp为离轴抛物面金属反射镜的焦距。
10、作为本专利技术的优化方案，激光束在x轴上从零位置发散角度θx,b和激光束在y轴上从零位置发散角度θy,b分别为：
11、
12、
13、公式2和3中，xs是激光光斑能量中心在激光辐射显像仪焦平面上x轴的坐标；ys是激光光斑能量中心在激光辐射显像仪焦平面上y轴的坐标。
14、本专利技术具有积极的效果：1)本专利技术为了简化操作过程，减少不必要的组件移动造成的误差，本专利技术分别在准直系统的激光接收光轴和瞄准光轴安装空心角反射器和旋转反射器以控制激光接收光轴和瞄准光轴共轭。
15、2)为了检测激光测距仪三光轴平行性同时利用反射器等机械装置进行光轴校准，本专利技术引入了ccd矩阵以及配套的计算机数字图像处理系统。设置ccd矩阵中心为坐标零点，依靠ccd矩阵采集数字图像传输到计算机得到激光光斑的偏移量，进而可求得光轴的偏差量。
16、3)为了保护操作人员安全，准直系统的激光器采用1.54μm的安全辐射波长。由于部分ccd矩阵对于1.1μm长波长部分的光谱灵敏度有限，因此ccd矩阵与激光束的对准过程误差较大。为了解决目前存在的ccd矩阵不易与激光束完全对准的问题，本专利技术引入了激光辐射显像仪，代替ccd显示激光光斑，实现光轴校准过程的可视化，保证ccd矩阵性能；
17、4)本专利技术可以成功地解决激光测距仪的激光发射通道和激光接收通道的准直轴高精度(精度高达5～10弧秒)对准问题。此外，该准直系统可适用于大部分光电器件与激光器光轴校准，对不同光谱范围内的通道进行快速对齐，并可使用连续和脉冲激光进行操作。当校准光电器件时，本专利技术可解决聚焦于单个组件以及通道轴线的空间位置协调的问题。本专利技术通过配置空心角反射器和旋转反射器进行光轴校准，配合激光辐射显像仪和ccd矩阵实现光轴偏移可视化和量化，简化准直过程，提高器件准直轴的精度和操作人员校准效率。
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1.一种运用CCD矩阵的激光测距仪准直系统，其特征在于：包括空心角反射器(2)、离轴抛物面金属反射镜(3)、旋转反射器(4)、第一对角分束反射镜(5)、第二对角分束反射镜(6)、激光辐射显像仪(7)、CCD矩阵(10)、计算机(11)和LED发射器(13)，所述的离轴抛物面金属反射镜(3)、旋转反射器(4)、第一对角分束反射镜(5)、第二对角分束反射镜(6)、激光辐射显像仪(7)和CCD矩阵(10)构成瞄准光轴，空心角反射器(2)用于调整激光接收光轴(1)的角度偏差，离轴抛物面金属反射镜(3)用于将激光接收光轴(1)与瞄准光轴连接，所述的旋转反射器(4)用于调整激光接收光轴(1)的位置偏差，第一对角分束反射镜(5)用于将LED发射器(13)发出的光反射进瞄准光轴，经离轴抛物面金属反射镜(3)校准激光接收光轴(1)；第二对角分束反射镜(6)用于将激光辐射显像仪(7)经激光辐射发出的处于可见光波段的光反射至CCD矩阵(10)，CCD矩阵(10)配合计算机(11)实现激光束光轴的可视化和量化。
2.根据权利要求1所述的一种运用CCD矩阵的激光测距仪准直系统，其特征在于：激光
3.根据权利要求1所述的一种运用CCD矩阵的激光测距仪准直系统，其特征在于：所述运用CCD矩阵的激光测距仪准直系统还包括保护性滤光片(8)和柱面棱镜(9)，保护性滤光片(8)和柱面棱镜(9)依次设置在第二对角分束反射镜(6)和CCD矩阵(10)之间，保护性滤光片(8)用于避免在CCD矩阵(10)前产生杂散光，柱面棱镜(9)用于将穿过保护性滤光片(8)的光聚集于CCD矩阵(10)的中心处。
4.根据权利要求1所述的一种运用CCD矩阵的激光测距仪准直系统，其特征在于：所述运用CCD矩阵的激光测距仪准直系统还包括光圈(12)，光圈(12)设置在LED发射器(13)的前方，所述的光圈(12)用于调节进光照度和景深。
5.根据权利要求1所述的一种运用CCD矩阵的激光测距仪准直系统，其特征在于：所述运用CCD矩阵的激光测距仪准直系统还包括红外光谱发射器(14)，LED发射器(13)和红外光谱发射器(14)作为准直光束的光源，形成准直光轴，所述的准直光轴通过离轴抛物面金属反射镜(3)反射后与激光接收光轴(1)的准直轴平行。
6.根据权利要求1所述的一种运用CCD矩阵的激光测距仪准直系统，其特征在于：激光测距仪形成的激光光轴角方位为：
7.根据权利要求6所述的一种运用CCD矩阵的激光测距仪准直系统，其特征在于：激光束在x轴上从零位置发散角度θx,b和激光束在y轴上从零位置发散角度θy,b分别为：
...【技术特征摘要】
1.一种运用ccd矩阵的激光测距仪准直系统，其特征在于：包括空心角反射器(2)、离轴抛物面金属反射镜(3)、旋转反射器(4)、第一对角分束反射镜(5)、第二对角分束反射镜(6)、激光辐射显像仪(7)、ccd矩阵(10)、计算机(11)和led发射器(13)，所述的离轴抛物面金属反射镜(3)、旋转反射器(4)、第一对角分束反射镜(5)、第二对角分束反射镜(6)、激光辐射显像仪(7)和ccd矩阵(10)构成瞄准光轴，空心角反射器(2)用于调整激光接收光轴(1)的角度偏差，离轴抛物面金属反射镜(3)用于将激光接收光轴(1)与瞄准光轴连接，所述的旋转反射器(4)用于调整激光接收光轴(1)的位置偏差，第一对角分束反射镜(5)用于将led发射器(13)发出的光反射进瞄准光轴，经离轴抛物面金属反射镜(3)校准激光接收光轴(1)；第二对角分束反射镜(6)用于将激光辐射显像仪(7)经激光辐射发出的处于可见光波段的光反射至ccd矩阵(10)，ccd矩阵(10)配合计算机(11)实现激光束光轴的可视化和量化。
2.根据权利要求1所述的一种运用ccd矩阵的激光测距仪准直系统，其特征在于：激光辐射显像仪(7)的位置位于离轴抛物面金属反射镜(3)的焦平面上，激光辐射显像仪(7)的中心点与led发射器(13)位置共轭。
3.根据权利要求1所述的一种运用ccd矩阵的激光测距仪准直...
【专利技术属性】
技术研发人员：韦春雷，
申请(专利权)人：无锡克莱沃智能装备有限公司，
类型：发明
国别省市：
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