紫外或可見光光學系統參數的自動檢測系統的製作方法

2023-10-09 20:58:09

專利名稱：紫外或可見光光學系統參數的自動檢測系統的製作方法
技術領域：
紫外或可見光光學系統參數的自動檢測系統技術領域[0001]本實用新型屬於光學檢測領域，涉及一種紫外或可見光光學系統參數的自動檢測系統，尤其涉及一種對紫外或可見光光學系統畸變、彌散斑直徑進行自動測量的檢測系統。
背景技術：
[0002]在艦船光學系統、靶場光電測量設備、武器控制系統以及雷射通訊系統中，超寬視場光學系統作為其重要的組成部分起到了極其重要的作用。而光學系統的畸變直接影響著成像的幾何位置精度，且誤差隨視場的加大而陡升。為了得到準確的幾何位置圖像，在進行光學設計時不僅要儘可能對畸變進行校正，而且要對生產的實際光學系統需要仔細地進行畸變測量，以便提供在使用中的修正值。[0003]在空間定位、導航光學系統中，能量集中度由於其直接影響其空間姿態測量精度，也作為一個非常關鍵的指標被提上了任務書。[0004]光學系統裝調過程中的控制，尤其是對成像質量、畸變、彌散斑直徑等指標的測量就顯得尤為必要了。光學鏡頭的成像質量將直接影響整機的性能，那麼測試必不可少。[0005]傳統的光學系統焦距、視場角、畸變、彌散斑直徑等指標的測量，需要花費測試人員大量的時間和精力，而且由於測試人員的不同，引入的人為誤差將對結果的判別造成很大程度的影響。人員的限制，將成為鏡頭批量化生產的瓶頸。[0006]因此，必須將測試的自動化、智能化作為先進乃至以後測試設備構建的宗旨。一方面，設備代替人工來進行測試可以有效的節省人力資源、減輕勞動強度，另一方面，智能化設備可以提高測試結果的穩定性、準確度，同時也為測試領域吹入一陣清新的智能風。實用新型內容[0007]為了解決背景技術中存在的例如對光學系統指標測試的效率低下、測試重複性高以及認為誤差大等的技術問題，本實用新型提供了一種可同時完成對光學系統畸變及彌散斑直徑的自動測量、可有效提高工作效率以及可剔除由人為因素引入的測量誤差的紫外或可見光光學系統參數的自動檢測系統。[0008]本實用新型的技術解決方案是:本實用新型提供了一種紫外或可見光光學系統參數的自動檢測系統，其特殊之處在於:所述紫外或可見光光學系統參數的自動檢測系統包括光源系統、目標系統、準直系統、顯微攝像系統、控制系統、數據處理單元以及顯示單元；所述目標系統、準直系統以及顯微攝像系統依次設置在光源系統的出射光路上；待測光學系統設置在準直系統以及顯微攝像系統之間；所述控制系統分別與顯微攝像系統、光源系統、數據處理單元以及顯示單元相連。[0009]上述光源系統包括標準積分球、滷鎢燈以及氙燈；所述滷鎢燈以及氙燈設置在標準積分球的內壁上；所述控制系統與滷鎢燈以及氙燈相連；所述滷鎢燈以及氙燈配比得到的光的波段範圍是180 lOOOnm。[0010]上述準直系統離軸反射光學系統；所述離軸反射光學系統包括主鏡、第一折軸鏡、第二折軸鏡以及可變光闌；所述第一折軸鏡、第二折軸鏡以及主鏡依次設置在光源系統經目標系統後的出射光路上；所述待測空間光學系統設置在經主鏡反射後的出射光路上；所述可變光闌設置在主鏡與待測空間光學系統之間；所述可變光闌是消雜散光光闌；所述離軸反射光學系統是口徑是Φ500mm以及焦距是5000mm的離軸反射光學系統。[0011]上述目標系統包括多目標自動替換旋轉臺以及設置在多目標自動替換旋轉臺上的多組目標板；所述多組目標板包括波羅板、鑑別率板以及星點板；所述鑑別率板是五組；所述星點板是多組。[0012]上述紫外或可見光光學系統參數的自動檢測系統還包括顯微系統支架，所述顯微攝像系統設置在顯微系統支架上並與控制系統相連；所述顯微系統支架包括沿光軸方向運動的Z向電控平移臺、水平方向運動的X向電控平移臺以及高低運動方向的Y向電控平移臺；所述Z向電控平移臺、X向電控平移臺以及Y向電控平移臺之間兩兩相互垂直。[0013]上述顯微攝像系統包括顯微物鏡、中繼鏡、紫外C⑶探測器以及60°傾角目鏡；所述顯微物鏡、中繼鏡以及紫外CCD探測器依次設置在經待測光學系統後的出射光路上；所述60°傾角目鏡設置在紫外C⑶探測器上。[0014]上述控制系統包括:[0015]用於負責信息的顯示和對系統內電控運動系統的運動控制命令的參數輸入及發送，實現用戶和計算機之間進行交換的人機界面模塊；[0016]對整個檢測系統進行系統參數設置的系統配置模塊；[0017]用於控制CXD相機的工作狀態的CXD控制模塊；[0018]用於對CXD圖像幀數據進行計算並獲取圖像星點位置的數據處理模塊；以及，[0019]按照運動控制指令對應的數據格式，組織命令數據幀，通過串口的異步通信機制，並將這些命令幀數據發送給底層步進電機控制模塊，以及處理底層模塊通過串口上報數據的運動控制模塊；[0020]所述人機界面模塊分別與運動控制模塊、數據處理模塊、CCD控制模塊以及系統配置模塊相連；所述CCD控制模塊以及系統配置模塊分別通過數據處理模塊接入人機界面模塊。[0021]上述控制系統還包括按照用戶設置預覽並列印數據報表的報表輸出模塊；所述人機界面模塊與報表輸出模塊相連。[0022]上述人機界面模塊包括:[0023]用於實現CXD相機狀態初始化配置、數據採集以及將採集到的圖像數據實時顯示在界面上功能的CCD相機控制模塊界面子模塊；[0024]用於通過控制電控平移臺和精密電控轉臺的驅動電機模塊，實現對運動系統內的硬體的操作、運動系統狀態初始化自動配置的運動控制模塊界面子模塊；[0025]用於實現彌散斑和畸變計算所涉及到的各項參數的配置，主要包括計算合成幀數、正常灰度區間範圍以及數據的存儲以及其自動測量所需配置的參數設置的計算控制模塊界面子模塊；[0026]用於完成彌散斑、畸變計算的參數配置以及配置完成後軟體自動對參數進行保存的測試輸入參數模塊界面子模塊。[0027]本實用新型的優點是:[0028]本實用新型首次利用外部同步信號源，觸發控制系統，並在相應時序下，控制平移臺移動、轉臺轉動、CCD採集圖像三個步驟的配合，完美的完成了光學系統畸變、彌散斑直徑的自動測量，在國內實屬首創。[0029]本實用新型能完成對光學系統畸變、彌散斑直徑的自動測量，可以極大的節省人力資源，提高工作效率，剔除由人為因素引入的測量誤差。[0030]本實用新型的紫外、可見光學系統參數自動檢測系統，還能完成光學系統焦距、視場角、鑑別率、相對孔徑的基本光學指標的檢測。[0031]本實用新型的紫外、可見光學系統參數自動檢測系統，可以覆蓋光譜範圍從180 IOOOnm範圍內，光學系統參數的測量。[0032]本實用新型的紫外、可見光學系統參數自動檢測系統，在自動測量過程中設置了完備的控制流程，保證了測試的準確性。[0033]本實用新型的紫外、可見光學系統參數自動檢測系統，在自動測量過程中，轉臺與平移臺是同時運動的，節省了測試的時間。[0034]本實用新型的紫外、可見光學系統參數自動檢測系統，在自動測量過程中，CCD是等待至轉臺與平移臺停止運動後，並根據反饋信號確認，才開始對圖像進行採集的，這樣可以保證採集圖像的穩定性，最終提高了測試精度。[0035]本實用新型的紫外、可見光學系統參數自動檢測系統，光源選用積分球光源，提高了測試的穩定性。[0036]本實用新型的紫外、可見光學系統參數自動檢測系統，光源選用滷鎢燈、氙燈混合燈，可以實現寬波段的光譜能量配比以及多種色溫組合。[0037]本實用新型的紫外、可見光學系統參數自動檢測系統，目標系統選用多目標自動替換旋轉臺，可快速對目標靶板進行替換，極大的節省了測試時間。通過驅動電路，帶動靶輪的轉動，實現目標的更換，在每一個目標同軸方向有三個光電開關，用於編碼檢測，並將編碼信息返回主控系統，如圖16所示。[0038]本實用新型的紫外、可見光學系統參數自動檢測系統，準直系統選用5000mm離軸平行光管，幾乎不引入像差，大大提高測試精度。[0039]本實用新型的紫外、可見光學系統參數自動檢測系統，在準直系統出射窗口處安裝有可變光闌，可根據不同光學系統的通光口徑大小調整準直系統出射光束的口徑，以滿足不同相機測試的需要。[0040]本實用新型的紫外、可見光學系統參數自動檢測系統，在準直系統出射窗口處安裝有可變光闌，可以有效的遮擋雜散光，提高測試精度。[0041]本實用新型的紫外、可見光學系統參數自動檢測系統，平移臺定位精度I μ m，可以大大提高測試精度。[0042]本實用新型的紫外、可見光學系統參數自動檢測系統，轉臺定位精度±1"，可以大大提高測試精度。[0043]本實用新型的紫外、可見光學系統參數自動檢測系統，CCD選用製冷型科學級紫外、可見光波段CCD，熱噪聲幾乎為零，極大的提高了彌散斑直徑測量的精度，並能涵蓋180nm IOOOnm光學波段。


[0044]圖1是本實用新型提供的光學系統參數的自動檢測系統的結構示意圖；[0045]圖2是本實用新型所採用的控制系統的結構框圖；[0046]圖3是本實用新型所採用的畸變自動測量流程的示意圖；[0047]圖4是本實用新型所採用的彌散斑直徑計算流程的示意圖；[0048]其中:[0049]1-標準積分球；2_多組目標板；3_多目標自動替換轉臺；4-主鏡；5_第一折軸鏡；6-第二折軸鏡；7_可變光闌；8_待測光學系統；9_精密電控轉臺；10_顯微物鏡；11_中繼鏡；12-紫外CXD探測器；13-60°傾角目鏡；14-X向電控平移臺；15_Y向電控平移臺；16_Ζ向電控平移臺；17_主控系統；18_數據處理單元；19_顯示單元；20_控制箱體；21_準直系統；22_顯微攝像系統；23_外觸發信號源；24_顯微系統支架。
具體實施方式
[0050]參見圖1，本實用新型提供了一種紫外或可見光光學系統參數的自動檢測系統，該紫外或可見光光學系統參數的自動檢測系統包括光源系統、目標系統、準直系統21、顯微攝像系統22、控制系統17、數據處理單元18以及顯示單元19 ；目標系統、準直系統21以及顯微攝像系統22依次設置在光源系統的出射光路上；待測光學系統8設置在準直系統21以及顯微攝像系統22之間；控制系統17分別與顯微攝像系統22、光源系統、數據處理單元18以及顯示單元19相連。[0051]光源系統包括標準積分球1、滷鎢燈以及氙燈；滷鎢燈以及氙燈設置在標準積分球I的內壁上；控制系統17與滷鎢燈以及氙燈相連；滷鎢燈以及氙燈配比得到的光的波段範圍是180 lOOOnm。[0052]準直系統21離軸反射光學系統；離軸反射光學系統包括主鏡4、第一折軸鏡5、第二折軸鏡6以及可變光闌7 ;第一折軸鏡5、第二折軸鏡6以及主鏡4依次設置在光源系統經目標系統後的出射光路上；待測空間光學系統設置在經主鏡4反射後的出射光路上；可變光闌7設置在主鏡4與待測空間光學系統之間；可變光闌7是消雜散光光闌；離軸反射光學系統是口徑是Φ500mm以及焦距是5000mm的離軸反射光學系統。[0053]目標系統包括多目標自動替換轉臺3以及設置在多目標自動替換轉臺3上的多組目標板2 ;多組目標板2包括波羅板、鑑別率板以及星點板；鑑別率板是五組；星點板是多組。[0054]紫外或可見光光學系統參數的自動檢測系統還包括顯微系統支架24，顯微攝像系統22設置在顯微系統支架24上並與控制系統17相連；顯微系統支架24包括沿光軸方向運動的Z向電控平移臺16、水平方向運動的X向電控平移臺14以及高低運動方向的Y向電控平移臺15 ；Z向電控平移臺16、X向電控平移臺14以及Y向電控平移臺15之間兩兩相互垂直。[0055]顯微攝像系統22包括顯微物鏡10、中繼鏡11、紫外CXD探測器12以及60°傾角目鏡13;顯微物鏡10、中繼鏡以及紫外CXD探測器12依次設置在經待測光學系統8後的出射光路上；60°傾角目鏡13設置在紫外CXD探測器12上。[0056]參見圖2，本實用新型所採用的控制系統17包括:[0057]用於負責信息的顯示和對系統內電控運動系統的運動控制命令的參數輸入及發送，實現用戶和計算機之間進行交換的人機界面模塊；[0058]對整個檢測系統進行系統參數設置的系統配置模塊；該模塊由系統配置存檔模塊、CXD相機參數設置模塊、平臺基本參數設置模塊三個模塊組成。系統配置存檔模塊可以在關閉軟體時自動保存當前設置，再次打開軟體時自動加載。另外2個模塊負責管理由操作人員配置生成的參加計算的參數集合，這些參數集合通過命名來區分，用戶可以進行創建、刪除、設置默認值等操作，打開軟體時，會自動初始化當前的默認值。[0059]用於控制CXD相機的工作狀態的CXD控制模塊；包括設置增益、曝光時間、觸發模式、區域背景、控制採集狀態、切換單幅採集、連續採集、停止採集以及載入圖像和保存圖像等；通過數據採集卡控制CCD圖像採集，獲取圖像幀數據，供算法模塊進行處理。[0060]用於對CCD圖像幀數據進行計算並根據目標自動跟蹤和手動跟蹤兩種方式獲取圖像星點位置的數據處理模塊；以及按照運動控制指令對應的數據格式，組織命令數據幀，通過串口的異步通信機制，並將這些命令幀數據發送給底層步進電機控制模塊，以及處理底層模塊通過串口上報數據的運動控制模塊；目前平臺軟體操作的串口共3個，各自對應不同的功能。具體如表I所示。[0061]表I設備對應串口標識[0062]
權利要求1.一種紫外或可見光光學系統參數的自動檢測系統，其特徵在於:所述紫外或可見光光學系統參數的自動檢測系統包括光源系統、目標系統、準直系統、顯微攝像系統、控制系統、數據處理單元以及顯示單元；所述目標系統、準直系統以及顯微攝像系統依次設置在光源系統的出射光路上；待測光學系統設置在準直系統以及顯微攝像系統之間；所述控制系統分別與顯微攝像系統、光源系統、數據處理單元以及顯示單元相連。
2.根據權利要求1所述的紫外或可見光光學系統參數的自動檢測系統，其特徵在於:所述光源系統包括標準積分球、齒鎢燈以及氙燈；所述齒鎢燈以及氙燈設置在標準積分球的內壁上；所述控制系統與滷鎢燈以及氙燈相連；所述滷鎢燈以及氙燈配比得到的光的波段範圍是180 lOOOnm。
3.根據權利要求2所述的紫外或可見光光學系統參數的自動檢測系統，其特徵在於:所述準直系統離軸反射光學系統；所述離軸反射光學系統包括主鏡、第一折軸鏡、第二折軸鏡以及可變光闌；所述第一折軸鏡、第二折軸鏡以及主鏡依次設置在光源系統經目標系統後的出射光路上；所述待測空間光學系統設置在經主鏡反射後的出射光路上；所述可變光闌設置在主鏡與待測空間光學系統之間；所述可變光闌是消雜散光光闌；所述離軸反射光學系統是口徑是Φ500mm以及焦距是5000mm的離軸反射光學系統。
4.根據權利要求3所述的紫外或可見光光學系統參數的自動檢測系統，其特徵在於:所述目標系統包括多目標自動替換旋轉臺以及設置在多目標自動替換旋轉臺上的多組目標板；所述多組目標板包括波羅板、鑑別率板以及星點板；所述鑑別率板是五組；所述星點板是多組。
5.根據權利要求1-4任一權利要求所述的紫外或可見光光學系統參數的自動檢測系統，其特徵在於:所述紫外或可見光光學系統參數的自動檢測系統還包括顯微系統支架，所述顯微攝像系統設置在顯微系統支架上並與控制系統相連；所述顯微系統支架包括沿光軸方向運動的Z向電控平移臺、水平方向運動的X向電控平移臺以及高低運動方向的Y向電控平移臺；所述Z向電控平移臺、X向電控平移臺以及Y向電控平移臺之間兩兩相互垂直。
6.根據權利要求5所述的紫外或可見光光學系統參數的自動檢測系統，其特徵在於:所述顯微攝像系統包括顯微物鏡、中繼鏡、紫外CCD探測器以及60°傾角目鏡；所述顯微物鏡、中繼鏡以及紫外CCD探測器依次設置在經待測光學系統後的出射光路上；所述60°傾角目鏡設置在紫外CXD探測器上。
7.根據權利要求6所述的紫外或可見光光學系統參數的自動檢測系統，其特徵在於:所述控制系統包括: 用於負責信息的顯示和對系統內電控運動系統的運動控制命令的參數輸入及發送，實現用戶和計算機之間進行交換的人機界面模塊； 對整個檢測系統進行系統參數設置的系統配置模塊； 用於控制CCD相機的工作狀態的CCD控制模塊； 用於對CXD圖像幀數據進行計算並獲取圖像星點位置的數據處理模塊；以及， 按照運動控制指令對應的數據格式，組織命令數據幀，通過串口的異步通信機制，並將這些命令幀數據發送給底層步進電機控制模塊，以及處理底層模塊通過串口上報數據的運動控制|吳塊； 所述人機界面模塊分別與運動控制模塊、 數據處理模塊、CCD控制模塊以及系統配置模塊相連；所述CXD控制模塊以及系統配置模塊分別通過數據處理模塊接入人機界面模塊。
8.根據權利要求7所述的紫外或可見光光學系統參數的自動檢測系統，其特徵在於:所述控制系統還包括按照用戶設置預覽並列印數據報表的報表輸出模塊；所述人機界面模塊與報表輸出模塊相連。
9.根據權利要求8所述的紫外或可見光光學系統參數的自動檢測系統，其特徵在於: 所述人機界面模塊包括: 用於實現CCD相機狀態初始化配置、數據採集以及將採集到的圖像數據實時顯示在界面上功能的CCD相機控制模塊界面子模塊； 用於通過控制電控平移臺和精密電控轉臺的驅動電機模塊，實現對運動系統內的硬體的操作、運動系統狀態初始化自動配置的運動控制模塊界面子模塊； 用於實現彌散斑和畸變計算所涉及到的各項參數的配置，主要包括計算合成幀數、正常灰度區間範圍以及數據的存儲以及其自動測量所需配置的參數設置的計算控制模塊界面子模塊； 用於完成彌散斑、 畸變計算的參數配置以及配置完成後軟體自動對參數進行保存的測試輸入參數模塊界面子模塊。
專利摘要本實用新型涉及一種紫外或可見光光學系統參數的自動檢測系統，自動檢測系統包括光源系統、目標系統、準直系統、顯微攝像系統、控制系統、數據處理單元以及顯示單元；目標系統、準直系統以及顯微攝像系統依次設置在光源系統的出射光路上；待測光學系統設置在準直系統以及顯微攝像系統之間；控制系統分別與顯微攝像系統、光源系統、數據處理單元以及顯示單元相連。本實用新型提供了一種可同時完成對光學系統畸變及彌散斑直徑的自動測量、可有效提高工作效率以及可剔除由人為因素引入的測量誤差的紫外或可見光光學系統參數的自動檢測系統。
文檔編號G01M11/02GK203011676SQ20122068582
公開日2013年6月19日 申請日期2012年12月12日 優先權日2012年12月12日
發明者薛勳, 龍江波, 趙建科, 劉峰, 賽建剛, 張潔, 胡丹丹 申請人:中國科學院西安光學精密機械研究所