【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光学测量仪器领域，具体是基于独立自准直仪测量的空心角锥镜直角误差标定方法。
技术介绍
1、角锥棱镜具有使反射光线沿入射方向平行传输的光学特性，被作为反射器广泛应用于导弹、人造卫星和月球等激光测距领域。早在20世纪60年代，月球激光测距就已经通过地面台站向月球表面的角锥棱镜发射脉冲激光，来精确测量激光脉冲往返时间测定地月距离，然而，月面上的反射器经半个多世纪的使用，其反射性能已退化需要替换，在新方案中，由于空心角锥棱镜与实体角锥棱镜相比，具有光学性能不依赖于玻璃材料的不均匀度、以及更大的通光口径等优势，在新一代月球激光测距技术中受到重视。
2、但在实际生产中，空心角锥棱镜各反射面间的直角误差会破坏反射与入射光束的平行特性，导致光束被反射面切割为具有相互角度偏差的六个组成部分，从而影响地面台站所接收到的光能强度，并伴随反射体与接收器的相互远离，将最终导致无法实现对反射光束的探测。因此，空心角锥棱镜三个反射面间的直角误差需要严格测量和校准。之前，棱镜生产商常用接触测量技术来标定两个面间的直角误差，但测量过程中，极易破坏棱镜的表面镀膜层，正逐步被基于光学测量原理的非接触测量方法所替代，例如，chatterjee(文献s.chatterjee and y.p.kumar,"external measurement of dihedral right angleswith cyclic optical configuration,"appl.opt.48(8),1598-1605(2009).)等报道了一种基于菲佐
3、在本文中，公布了一种基于“空间坐标矢量分析法”建立空心角锥镜的非直角误差与反射光束角度偏移量的数学联系，并利用自准直仪可精准测量反射光束角偏量的这一特性，提出了对空心角锥镜三个直角误差的一次性测量方法。
4、cn115406379a，一种基于光斑形变的大量程自准直测角方法，属于光学测量仪器领域，其步骤包括：①基于标准角锥镜的正交结构，运用空间坐标向量解析方法，结合欧拉空间旋转关系公式，指导角锥镜的反射平面向柱形面的定向结构重建，从而设计一种对俯仰角和偏航角具有角度感知的空心柱面角锥镜；②使用空心柱面角锥镜作为自准直测量系统的反射体，构建用于测量俯仰角和偏航角的自准直仪测量系统；③建立该角锥镜与测量系统之间的双坐标系统模型，通过对反射光束的矢量信息分析，推导反射成像光斑的形变规律与该反射体角度变化的数学解算公式。本专利技术提高了自准直测角方法的量程，同时还提高了精度和动态测量距离性能。
5、上述检索文件是利用空间坐标矢量分析法建立角锥镜平面向柱形面异化过程中，所引发的反射光束矢量信息与柱形面结构之间的相互关系，结合自准直仪的测量结构，获取柱面角锥镜空间姿态角度变化信息，而本专利技术不是用于柱面角锥镜的空间姿态角度测量，更不是用于空心柱面角锥镜的特殊结构分析。本专利是基于标准平面角锥镜固定姿态角度下，对角锥镜三面直角误差的测量。两篇专利的相同之处在于利用空间坐标矢量方法进行数学推导，但本专利并未对该矢量分析法进行创新，而是利用该方法对空心角锥镜的直角误差测量进行数学推导。因此对比来看，虽然两篇专利都利用了空间坐标矢量分析法，但是推导的结果和应用都有较大的区别。
技术实现思路
1、本专利技术旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种基于独立自准直仪测量的空心角锥镜直角误差标定方法。本专利技术的技术方案如下：
2、一种基于独立自准直仪测量的空心角锥镜直角误差标定方法，其包括以下步骤：
3、步骤1、通过预设空心角锥镜三个反面的旋转过程，建立镜体的反射矩阵与三面直角误差的数学联系；步骤2、利用空间矢量算法，推导准直反射光束的空间矢量信息与反射体的矩阵形式间的相互关系；步骤3、融合自准直仪和空心角锥镜的双坐标模型，建立三个反射面间的直角误差与对应反射光束矢量变化的数学联系；步骤4、形成基于独立自准直仪成像信息的空心角锥镜直角误差测量公式。
4、进一步的，所述步骤1具体包括：
5、基于空心角锥镜建立自身坐标系zoy、xoz、xoy平面，分别将空心角锥镜的反射面2和3的直角误差标注为δ2，反射面1和2的直角误差标注为δ1，反射面1和3的直角误差标注为δ3，得到三个反射面间的直角误差与旋转模型的角度参量之间的近似关系为：
6、δ2＝δ23,δ3＝δ13,δ1＝δ12-δ2·δ3 (1)
7、根据空心角锥镜三个反射面的法向量的不同，得到三个反射面的反射矩阵m1、m2和m3根据反射定律可以表示为：
8、
9、
10、
11、理想空心角锥镜具有三个反射面，当准直光束入射镜体内部时，将被三个反射面均分为六束光，因此，光束入射镜体内部按照不同的反射面顺序具有六种不同表达形式的反射矩阵mp，反射面顺序为1-2-3的反射矩阵为mp123：
12、mp123＝m1·m2·m3 (5)。
13、进一步的，所述步骤2具体包括：
14、假设空心角锥镜的入射光束为准直光束，并垂直入射进空心角锥镜的孔径面，则入射光束矢量结合公式(5)，计算出受角锥镜直角误差影响后的出射光束矢量，反射面顺序为1-2-3，2-1-3，2-3-1的反射光束在xyz坐标系中的矢量表达式为：
15、b123＝mp123·a＝(a1 b1 c1)t (6)
16、b213＝mp213·a＝(a2 b2 c2)t (7)
17、b231＝mp231·a＝(a3 b3 c3)t (8)
18、mp123、mp213、mp231分别代表反射面顺序为1-2-3、2-1本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于独立自准直仪测量的空心角锥镜直角误差标定方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于独立自准直仪测量的空心角锥镜直角误差标定方法，其特征在于，所述步骤1具体包括：
3.根据权利要求2所述的一种基于独立自准直仪测量的空心角锥镜直角误差标定方法，其特征在于，所述步骤2具体包括：
4.根据权利要求3所述的一种基于独立自准直仪测量的空心角锥镜直角误差标定方法，其特征在于，所述步骤3具体包括：
5.根据权利要求4所述的一种基于独立自准直仪测量的空心角锥镜直角误差标定方法，其特征在于，所述步骤4具体包括：将光束矢量变化和自准直仪焦距f结合，获得不同反射顺序下的反射光束成像位移与空心角锥镜三个直角误差间的关系表达式：
6.一种电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至4任一项所述基于独立自准直仪测量的空心角锥镜直角误差标定方法。
7.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序
8.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述基于独立自准直仪测量的空心角锥镜直角误差标定方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于独立自准直仪测量的空心角锥镜直角误差标定方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于独立自准直仪测量的空心角锥镜直角误差标定方法，其特征在于，所述步骤1具体包括：
3.根据权利要求2所述的一种基于独立自准直仪测量的空心角锥镜直角误差标定方法，其特征在于，所述步骤2具体包括：
4.根据权利要求3所述的一种基于独立自准直仪测量的空心角锥镜直角误差标定方法，其特征在于，所述步骤3具体包括：
5.根据权利要求4所述的一种基于独立自准直仪测量的空心角锥镜直角误差标定方法，其特征在于，所述步骤4具体包括：将光束矢量变化和自准直仪焦距f结合，获得不同反射顺序下的反射光束成...
【专利技术属性】
技术研发人员：黎人溥，严娟，霍雨佳，马勇，马龙，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：
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