车载三轴校正检测仪器设计初探摘要为了便于野外快速检测，针对可见光和激光车载观瞄仪器对光轴平行性检测需求，提出便携式高精度光轴平行性检测仪设计方案。为了减小系统的体积，光学结构采用卡塞格林式准直系统，运用光学设计软件设计优化光学结构参数。釆用玻璃材料设计分划板，并利用CCD的感光面作为激光光斑采集靶面，提高了便携性，检测仪器检校光轴一致性偏差在工作范围内。关键词三轴校正设计检测仪器CCD成像中图分类号：TP212；V241.61文献标识码：A0引言目前，在车载观瞄仪器中激光发射轴、激光接收轴和瞄准轴Z间的校正被称为三轴校正。三轴校正的原因通常是由于车辆颠簸或是安装位置不正确的原因而导致了三轴的不平行。为了保证车载观瞄仪器完成对目标的观察、瞄准，以保证射击精度，首要的关键因素是使瞄准轴及激光测距的两个轴线保持平行。此外，即便在产品生产和装配过程中已经对三个光轴之间的平行度进行了严格的调整，但是由于受加工和安装条件的限制及环境影响，投入使用后，各光轴Z间的平行性仍然会发生变化。在日常维护保养或使用前，要对光电系统甚至整个武器系统进行光轴平行性的快速高效测试和校准。可见，三轴校正检测仪对观瞄系统的使用维护十分重要。1三轴校正的一般方法车载观瞄仪器中的光轴平行性测试方法主要有两种。一种被称为远方瞄准点法，是在野外足够远距离设置一个容易识别的点目标，来检测各光轴平行性，这种方式虽然适合于野外测试，但远方靶板需要设定好距离来放置，不能保证应急情况下的快速测试，且测试过程屮读数及判断需耍多人操作完成，测试效率低、精度低。第二种方法是利用大口径平行光管,将十字分划线放在焦点处，测出视场中目标十字线交点与仪器十字分划线交点的偏差量，可计算出不同光轴的平行差值，这种方法精度高，测试工作主要通过独立的测试设备来完成，便于实现模块集成化和自动化。缺点是受平行光管结构尺寸的限制，便携性较差，比较适合在室内完成部件检测，不适合外场测试，而且靶标的设计一直是技术难点。本文设计了紧凑的光学系统结构，采用多功能的靶标设计，大大增加了设备的便携性和可靠性，而且克服了上述方法的缺点，既保持了高精度，又便于运输和操作,满足观瞄仪器校正的精度高、野外快速测试的需求。2检测原理车载观瞄仪器三轴校正检测仪器由光源模块和图像采集处理系统两大部分组成。前者包括准直光学系统、分划组件和机械调整支架，后者包括光斑位置探测模块，以及三轴平行性测量软件。分划组件又包括激光发射轴接收靶、可见光目标发生器等组件。为适应现？邑煨5谋阈？式要求，设计了一个结构紧凑的卡塞格林式准直光学系统，其焦点处放置分划组件，在瞄准测试三轴时，因各光轴存在一定的偏离量，通过采集测试靶上刻划的各光轴公差带分划的图像，由计算机指示出相对于某参考光轴的偏离角量。通常以瞄准轴为起始轴定位，检测激光发射轴、激光接收轴与瞄准轴的平行性，也可根据需要自行设定参考轴。测试时，首先激光经衰减片衰减后，经由抛物面镜和双曲面镜组成的卡塞格林式平行光管和分光镜入射到CCD传感器上，采集光斑计算质心，得出激光发射轴的光轴平行性。另外，位于焦点处的分划板上刻有十字线,放置在卡塞格林系统的焦平面上，被照明后经分光镜折转光路，再由卡塞格林系统转换为平行光束。一部分光束经被测电视摄像机成像，也可根据被测系统的口径增加扩径系统，沿着五棱镜的移动可调整两束平行光之间的距离，以便测量不同距离的视轴平行性。平行光管镜筒采用线切割技术进行内筋和外筋一体加工。为了保证卡塞格林光学系统的像质特性，添加调整垫圈的机械设计结构，使镜筒、次镜和主镜间距达到了理论要求，实现了高精度配合。如图1所示。3关键技术3.1综合靶标的设计一致性测试的关键是耍保证可见和激光两冃标的位置严格固定重合，即应使用同一个分划板，以避免更换分划板引入的误差。对于一般的激光测距机，由于其激光能量高，而且采用的波段是不可见，一般要采用相纸,让激光发射系统在上血打岀斑点，这样人眼可见。室内的检测仪器的原理一般是采用球面反射镜，在焦点处放置相纸，用观瞄仪器的瞄准分划去压住...