本發(fā)明涉及工程光學(xué)檢測領(lǐng)域，具體涉及一種米級尺度多光軸平行檢測裝置及檢測方法。

背景技術(shù)：

在一些米級尺度的光學(xué)系統(tǒng)中，有多光軸平行性檢測要求，需要合適的檢測設(shè)備和檢測方法。常用的檢測方法包括投影靶板法、大口徑平行光管法和五棱鏡法。投影靶板法的主要優(yōu)點(diǎn)是造價(jià)低廉,可在野外使用,精度較高。主要缺點(diǎn)是光軸調(diào)整步驟復(fù)雜，操作人員較多。傳統(tǒng)的大口徑平行光管可以滿足一定尺度范圍的多光軸平行性檢測需求，優(yōu)點(diǎn)是誤差環(huán)節(jié)少，缺點(diǎn)是在口徑較大時(shí)，其體積和重量均較大，需要形成固定的檢測平臺進(jìn)行檢測，檢測靈活性較差。五棱鏡法最大的缺點(diǎn)是五棱鏡在測試移動(dòng)過程中,其特征方向的任何變化都會引起光軸偏差,產(chǎn)生測量附加誤差,影響最終的測量精度。

為了適應(yīng)現(xiàn)有光學(xué)系統(tǒng)多光軸平行性檢測精度和簡便性需求，需要一種數(shù)字化的檢測方法。它具有適用性強(qiáng)、操作簡單,不依賴人眼主觀判斷，能夠客觀地提供高精度數(shù)據(jù)等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種米級尺度多光軸平行檢測裝置及檢測方法，滿足多光軸平行性檢測需求，采用該裝置進(jìn)行多光軸平行性檢測，檢測區(qū)域可達(dá)數(shù)米見方，檢測過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種米級尺度多光軸平行檢測裝置，其包括第一校準(zhǔn)部、第二校準(zhǔn)部、第三校準(zhǔn)部、第一平移機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)，所述第二校準(zhǔn)部和第三校準(zhǔn)部安裝在所述第一平移機(jī)構(gòu)上，所述第二校準(zhǔn)部和第三校準(zhǔn)部與控制系統(tǒng)連接；

第一校準(zhǔn)部發(fā)出的光軸一垂直于第二校準(zhǔn)部發(fā)出的光軸二，第二校準(zhǔn)部發(fā)出的光軸二垂直于第三校準(zhǔn)部發(fā)出的光軸三。

進(jìn)一步，所述第一校準(zhǔn)部包括自準(zhǔn)直儀一、固定基準(zhǔn)和第一支撐平臺，所述自準(zhǔn)直儀一和固定基準(zhǔn)依次安裝在所述第一支撐平臺上；所述第二校準(zhǔn)部包括第一楔鏡、自準(zhǔn)直儀二和第一并聯(lián)微動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述第一楔鏡、自準(zhǔn)直儀二、第一并聯(lián)微動(dòng)機(jī)構(gòu)固定連接；所述第三校準(zhǔn)部包括第二楔鏡、自準(zhǔn)直儀三、第二并聯(lián)微動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述第二楔鏡、自準(zhǔn)直儀三、第二并聯(lián)微動(dòng)機(jī)構(gòu)固定連接。

進(jìn)一步，所述第一平移機(jī)構(gòu)設(shè)置有第一導(dǎo)軌、第二導(dǎo)軌、橫梁和縱梁，所述縱梁導(dǎo)向裝配在所述第一導(dǎo)軌上，所述橫梁導(dǎo)向裝配在所述第二導(dǎo)軌上，所述第一導(dǎo)軌垂直于所述第二導(dǎo)軌，所述第二校準(zhǔn)部安裝在所述縱梁上，所述第三校準(zhǔn)部安裝在所述橫梁上。

進(jìn)一步，還包括第四校準(zhǔn)部、第五校準(zhǔn)部、第六校準(zhǔn)部和第二平移機(jī)構(gòu)，所述第四校準(zhǔn)部設(shè)置有自準(zhǔn)直儀四和第二支撐平臺，所述自準(zhǔn)直儀四安裝在所述第二支撐平臺上，所述第五校準(zhǔn)部和第六校準(zhǔn)部安裝在所述第二平移機(jī)構(gòu)上。

進(jìn)一步，第四校準(zhǔn)部發(fā)出的光軸四垂直于第五校準(zhǔn)部發(fā)出的光軸五。

進(jìn)一步，所述第四校準(zhǔn)部設(shè)置有自準(zhǔn)直儀四，所述第五校準(zhǔn)部包括第三楔鏡、自準(zhǔn)直儀五和第三并聯(lián)微動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述第三楔鏡、自準(zhǔn)直儀五和第三并聯(lián)微動(dòng)機(jī)構(gòu)固定連接，所述第六校準(zhǔn)部包括第四楔鏡、導(dǎo)光反射鏡和第四并聯(lián)微動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述第四楔鏡、導(dǎo)光反射鏡和第四并聯(lián)微動(dòng)機(jī)構(gòu)固定連接。

進(jìn)一步，所述導(dǎo)光反射鏡位于第三校準(zhǔn)部的底部或頂部，通過導(dǎo)光反射鏡反射回的光軸與第三校準(zhǔn)部發(fā)出的光軸三一致。

進(jìn)一步，所述第二平移機(jī)構(gòu)設(shè)置有第三導(dǎo)軌和第四導(dǎo)軌，所述第三導(dǎo)軌垂直于第四導(dǎo)軌，所述第五校準(zhǔn)部和第六校準(zhǔn)部均安裝在所述第三導(dǎo)軌上。

一種米級尺度多光軸平行檢測方法，當(dāng)被測陣列反射鏡法線與自準(zhǔn)直儀三發(fā)出的光軸三平行時(shí)，包括以下步驟：

S11、以固定基準(zhǔn)為自準(zhǔn)直儀一的參考基準(zhǔn)，自準(zhǔn)直儀一以此基準(zhǔn)完成準(zhǔn)直；

S12、以自準(zhǔn)直儀一自身的十字叉絲中心為基準(zhǔn)，通過自準(zhǔn)直儀一觀測運(yùn)動(dòng)前后第一楔鏡的姿態(tài)，并通過控制系統(tǒng)，第一并聯(lián)微動(dòng)機(jī)構(gòu)調(diào)整運(yùn)動(dòng)前后第一楔鏡的姿態(tài)，使其始終一致，從而保證了自準(zhǔn)直儀二運(yùn)動(dòng)前后姿態(tài)一致，即自準(zhǔn)直儀二運(yùn)動(dòng)前后光軸平行；

S13、自準(zhǔn)直儀二經(jīng)過上述步驟完成姿態(tài)調(diào)整，以自準(zhǔn)直儀二自身的十字叉絲中心為基準(zhǔn)，通過它觀測運(yùn)動(dòng)前后第二楔鏡的姿態(tài)，通過控制系統(tǒng)，第二并聯(lián)微動(dòng)機(jī)構(gòu)調(diào)整運(yùn)動(dòng)前后第二楔鏡的姿態(tài)，使其始終一致，以保證自準(zhǔn)直儀三運(yùn)動(dòng)前后姿態(tài)一致，即自準(zhǔn)直儀三運(yùn)動(dòng)前后光軸平行，以進(jìn)行二維多光軸平行檢測。

進(jìn)一步，當(dāng)被測陣列反射鏡法線與自準(zhǔn)直儀三發(fā)出的光軸三非平行時(shí)，包括以下步驟：

S21：自準(zhǔn)直儀四完成姿態(tài)調(diào)整，以自準(zhǔn)直儀四自身的十字叉絲中心為基準(zhǔn)，通過它觀測運(yùn)動(dòng)前后第三楔鏡的姿態(tài)，通過控制系統(tǒng)，第三并聯(lián)微動(dòng)機(jī)構(gòu)調(diào)整運(yùn)動(dòng)前后第三楔鏡的姿態(tài)，使其始終保持一致，從而保證了自準(zhǔn)直儀五運(yùn)動(dòng)前后姿態(tài)一致，即自準(zhǔn)直儀五運(yùn)動(dòng)前后光軸平行；

S22：自準(zhǔn)直儀五完成姿態(tài)調(diào)整后，以自準(zhǔn)直儀五自身的十字叉絲中心為基準(zhǔn)，通過它觀測運(yùn)動(dòng)前后觀測運(yùn)動(dòng)前后第四楔鏡的姿態(tài)，通過控制系統(tǒng)，第四并聯(lián)微動(dòng)機(jī)構(gòu)調(diào)整運(yùn)動(dòng)前后第四楔鏡的姿態(tài)，使其始終保持一致，從而保證了導(dǎo)光反射鏡運(yùn)動(dòng)前后姿態(tài)一致，即導(dǎo)光反射鏡運(yùn)動(dòng)前后法線平行，形成平行反射基準(zhǔn)；

S23：重復(fù)步驟S11-S13，以進(jìn)行二維多光軸平行檢測。

本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明提供了一種高精度的米級尺度多光軸平行檢測裝置以及檢測方法，其裝置結(jié)構(gòu)簡單、適用性強(qiáng)、操作簡單，滿足多光軸平行性檢測需求；自準(zhǔn)直儀上安裝楔鏡，并通過并聯(lián)微動(dòng)機(jī)構(gòu)調(diào)整楔鏡的角度，結(jié)合控制系統(tǒng)，使得檢測區(qū)域可達(dá)數(shù)米見方，實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)直過程的自動(dòng)化，通過該檢測方法提供數(shù)據(jù)精度高、靈活性高誤差環(huán)節(jié)少，大大方便了操作者。

附圖說明

圖1為本實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1—陣列反射鏡，2—第一校準(zhǔn)部，3—固定基準(zhǔn)，4—第二校準(zhǔn)部，5—第三校準(zhǔn)部，6—第一支撐平臺，7—第一平移機(jī)構(gòu)，71—第一導(dǎo)軌，72—第二導(dǎo)軌，8—第六校準(zhǔn)部，9—第五校準(zhǔn)部，10—第四校準(zhǔn)部，11—第二支撐平臺，12—第二平移機(jī)構(gòu)，121—第三導(dǎo)軌，122—第四導(dǎo)軌，13—光軸一，14—光軸二，15—光軸三，16—光軸四，17—光軸五。

具體實(shí)施方式

為了使本領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合本發(fā)明的附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，基于本申請中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的其它類同實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本申請保護(hù)的范圍。

一種米級尺度多光軸平行檢測裝置，其包括第一校準(zhǔn)部2、第二校準(zhǔn)部4、第三校準(zhǔn)部5、第一平移機(jī)構(gòu)7和控制系統(tǒng)，其中：所述第一校準(zhǔn)部2包括自準(zhǔn)直儀一、固定基準(zhǔn)和第一支撐平臺6，所述自準(zhǔn)直儀一和固定基準(zhǔn)3依次安裝在所述第一支撐平臺6上；所述第二校準(zhǔn)部4包括第一楔鏡、自準(zhǔn)直儀二和第一并聯(lián)微動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述第一楔鏡、自準(zhǔn)直儀二、第一并聯(lián)微動(dòng)機(jī)構(gòu)固定連接；所述第三校準(zhǔn)部5包括第二楔鏡、自準(zhǔn)直儀三、第二并聯(lián)微動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述第二楔鏡、自準(zhǔn)直儀三、第二并聯(lián)微動(dòng)機(jī)構(gòu)固定連接；自準(zhǔn)直儀一發(fā)出的光軸一13垂直于自準(zhǔn)直儀二發(fā)出的光軸二14，自準(zhǔn)直儀二發(fā)出的光軸二14垂直于自準(zhǔn)直儀三發(fā)出的光軸三15，所述第二校準(zhǔn)部4和第三校準(zhǔn)部5安裝在所述第一平移機(jī)構(gòu)7上，所述第二校準(zhǔn)部4和第三校準(zhǔn)部5與控制系統(tǒng)連接。

所述第一平移機(jī)構(gòu)7設(shè)置有第一導(dǎo)軌71、第二導(dǎo)軌72、橫梁和縱梁，所述縱梁導(dǎo)向裝配在所述第一導(dǎo)軌71上，所述橫梁導(dǎo)向裝配在所述第二導(dǎo)軌72上，所述第一導(dǎo)軌71垂直于所述第二導(dǎo)軌72，所述第二校準(zhǔn)部4安裝在所述縱梁上，所述第三校準(zhǔn)部5安裝在所述橫梁上。通過第一導(dǎo)軌71和第二導(dǎo)軌72的水平和垂直運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)橫梁和縱梁的水平和垂直運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而可實(shí)現(xiàn)第二校準(zhǔn)部4和第三校準(zhǔn)部5與第一校準(zhǔn)部2位置校準(zhǔn)，并通過并聯(lián)微動(dòng)機(jī)構(gòu)調(diào)整楔鏡的角度，使得楔鏡的入射光軸和反射光軸保持平行，最終實(shí)現(xiàn)其光軸之間的平行性檢測。

所述平行檢測裝置還包括第四校準(zhǔn)部10、第五校準(zhǔn)部9、第六校準(zhǔn)部8和第二平移機(jī)構(gòu)12，所述第四校準(zhǔn)部10設(shè)置有自準(zhǔn)直儀四和第二支撐平臺11，所述自準(zhǔn)直儀四安裝在所述第二支撐平臺11上，所述第五校準(zhǔn)部9和第六校準(zhǔn)部8安裝在所述第二平移機(jī)構(gòu)12上。

所述第五校準(zhǔn)部9包括第三楔鏡、自準(zhǔn)直儀五和第三并聯(lián)微動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述第三楔鏡、自準(zhǔn)直儀五和第三并聯(lián)微動(dòng)機(jī)構(gòu)固定連接；所述第六校準(zhǔn)部10包括第四楔鏡、導(dǎo)光反射鏡和第四并聯(lián)微動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述第四楔鏡、導(dǎo)光反射鏡和第四并聯(lián)微動(dòng)機(jī)構(gòu)固定連接，所述導(dǎo)光反射鏡位于第三校準(zhǔn)部5的底部或頂部，通過導(dǎo)光反射鏡反射回的光軸與第三校準(zhǔn)部5發(fā)出的光軸三15一致；所述第二平移機(jī)構(gòu)12還設(shè)置有第三導(dǎo)軌121和第四導(dǎo)軌122，所述第五校準(zhǔn)部9和第六校準(zhǔn)部8安裝在所述第三導(dǎo)軌121上，所述第三導(dǎo)軌121垂直于第四導(dǎo)軌122，第三導(dǎo)軌121可以第四導(dǎo)軌122左右移動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)第五校準(zhǔn)部9和第六校準(zhǔn)部8與第四校準(zhǔn)部的位置校準(zhǔn)，自準(zhǔn)直儀四發(fā)出的光軸四16垂直于自準(zhǔn)直儀五發(fā)出的光軸五17。

實(shí)施例一：

如圖1所示，當(dāng)被測陣列反射鏡1法線與自準(zhǔn)直儀三發(fā)出的光軸三15平行時(shí)，直接測試陣列反射鏡1法線間的平行度。

S11、以固定基準(zhǔn)3為自準(zhǔn)直儀一的參考基準(zhǔn)，自準(zhǔn)直儀一以此基準(zhǔn)完成準(zhǔn)直；

S12、以自準(zhǔn)直儀一自身的十字叉絲中心為基準(zhǔn)，通過自準(zhǔn)直儀一觀測運(yùn)動(dòng)前后第一楔鏡的姿態(tài)，并通過控制系統(tǒng)，第一并聯(lián)微動(dòng)機(jī)構(gòu)調(diào)整運(yùn)動(dòng)前后第一楔鏡的姿態(tài)，即首先通過第一導(dǎo)軌71和第二導(dǎo)軌72調(diào)整自準(zhǔn)直儀二，使其接收自準(zhǔn)直儀一發(fā)出的光軸一13，然后通過第一并聯(lián)微動(dòng)機(jī)構(gòu)調(diào)整第一楔鏡的角度，使其通過第一楔鏡反射回的光軸與自準(zhǔn)直儀一發(fā)出的光軸一13始終一致，從而保證了自準(zhǔn)直儀二運(yùn)動(dòng)前后姿態(tài)一致，即自準(zhǔn)直儀二運(yùn)動(dòng)前后光軸平行；

S13、自準(zhǔn)直儀二經(jīng)過上述步驟完成姿態(tài)調(diào)整，以自準(zhǔn)直儀二自身的十字叉絲中心為基準(zhǔn)，同理，通過它觀測運(yùn)動(dòng)前后第二楔鏡的姿態(tài)，通過控制系統(tǒng)，第二并聯(lián)微動(dòng)機(jī)構(gòu)調(diào)整運(yùn)動(dòng)前后第二楔鏡的姿態(tài)，即調(diào)整第二楔鏡的角度，使其通過第二楔鏡反射回的光軸與自準(zhǔn)直儀二發(fā)出的光軸二14始終一致，以保證自準(zhǔn)直儀三運(yùn)動(dòng)前后姿態(tài)一致，即自準(zhǔn)直儀三運(yùn)動(dòng)前后光軸平行，當(dāng)自準(zhǔn)直儀三發(fā)出的光軸15與被測陣列反射鏡1法線平行時(shí)，就可直接測試陣列反射鏡1法線間的平行度，以此進(jìn)行二維多光軸的平行性檢測。

實(shí)施例二：

如圖2所示，當(dāng)被測陣列反射鏡1法線與自準(zhǔn)直儀三發(fā)出的光軸三15非平行時(shí)，即當(dāng)被測陣列反射鏡1法線與自準(zhǔn)直儀三的光軸三15成45°夾角時(shí)，需在第三校準(zhǔn)部5的底部(或頂部)增加導(dǎo)光反射鏡，通過導(dǎo)光反射鏡反射回的光軸與第三校準(zhǔn)部5發(fā)出的光軸三15一致，使光路返回，從而完成二維多光軸的平行性檢測。

具體包括以下步驟：

S21：自準(zhǔn)直儀四完成姿態(tài)調(diào)整，以自準(zhǔn)直儀四自身的十字叉絲中心為基準(zhǔn)，通過它觀測運(yùn)動(dòng)前后第三楔鏡的姿態(tài)，通過控制系統(tǒng)，第三并聯(lián)微動(dòng)機(jī)構(gòu)調(diào)整運(yùn)動(dòng)前后第三楔鏡的姿態(tài)與運(yùn)動(dòng)前姿態(tài)一致，即首先通過第三導(dǎo)軌121和第四導(dǎo)軌122調(diào)整自準(zhǔn)直儀五，使其接收自準(zhǔn)直儀四發(fā)出的光軸四16，然后通過第三并聯(lián)微動(dòng)機(jī)構(gòu)調(diào)整第三楔鏡的角度，使其通過第三楔鏡反射回的光軸與自準(zhǔn)直儀四發(fā)出的光軸四16始終一致，從而保證了自準(zhǔn)直儀五運(yùn)動(dòng)前后姿態(tài)一致，即自準(zhǔn)直儀五運(yùn)動(dòng)前后光軸平行。

S22：自準(zhǔn)直儀五完成姿態(tài)調(diào)整后，以自準(zhǔn)直儀五自身的十字叉絲中心為基準(zhǔn)，自準(zhǔn)直儀五觀測運(yùn)動(dòng)前后第四楔鏡的姿態(tài)，以運(yùn)動(dòng)前的姿態(tài)為基準(zhǔn)，通過控制系統(tǒng)，第四并聯(lián)微動(dòng)機(jī)構(gòu)調(diào)整運(yùn)動(dòng)前后第四楔鏡的姿態(tài)與運(yùn)動(dòng)前姿態(tài)一致，即首先通過第三導(dǎo)軌121和第四導(dǎo)軌122對導(dǎo)光反射鏡的位置進(jìn)行校準(zhǔn)，然后通過第四并聯(lián)微動(dòng)機(jī)構(gòu)調(diào)整第四楔鏡的角度，使通過第四楔鏡反射回的光軸與自準(zhǔn)直儀五發(fā)出的光軸五17始終一致，從而保證了導(dǎo)光反射鏡運(yùn)動(dòng)前后姿態(tài)一致，即導(dǎo)光反射鏡運(yùn)動(dòng)前后法線平行，形成平行反射基準(zhǔn)。

S23：重復(fù)本實(shí)施例1的步驟S11-S13，以此進(jìn)行二維多光軸的平行性檢測。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。