一種雙軸雷射雲高儀收發光學系統光軸平行調整方法及裝置製造方法
2023-10-10 18:29:24 2
一種雙軸雷射雲高儀收發光學系統光軸平行調整方法及裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種雙軸雷射雲高儀收發光學系統光軸平行調整方法及裝置，發射與接收望遠鏡固定在一個平板上，發射望遠鏡水平方向可調，接收望遠鏡俯仰方向可調，發射望遠鏡雷射器位置處安裝一個CCD探測模塊，接收望遠鏡探測器位置處安裝另一個CCD探測模塊，在收發光路前方重疊因子=1的區域放置一個可見光源目標，兩CCD探測模塊探測到的視場圖像輸入到計算機，確定目標在視場圖像中的位置，在計算機上觀察收發光路視場圖像，使目標在兩視場中均清晰成像並位於視場中心，完成一次收發光路調節；再選擇更遠處的目標。本發明用於雷射雲高儀收發光路裝調校準，結構簡單，操作簡便快速。
【專利說明】一種雙軸雷射雲高儀收發光學系統光軸平行調整方法及裝
【技術領域】
[0001]本發明涉及雙軸雷射雲高儀光路調整，具體是一種雙軸雷射雲高儀收發光學系統光軸平行調整方法及裝置。
【背景技術】
[0002]雷射雲高儀是一種利用雷射技術測量雲層信息的主動式大氣遙感設備，測量原理是:雷射器發出高頻率的窄雷射脈衝，經發射光學系統準直後垂直穿過大氣、氣溶膠和雲層；雲高儀接收光學系統接收後向散射回波信號，信號經AD採集後由計算機進行反演處理，基於雷達方程，反演得到後向散射廓線，進一步通過雲層識別算法，得到雲底雲高信息。半導體雷射雲高儀具有體積小、重量輕、壽命長以及操作方便等優點，在航空及氣象領域佔有重要地位。
[0003]根據雷射雲高儀的發射與接收光軸是否重合，分為同軸和離軸系統，雙軸雷射雲高儀是發射與接收各採用一個獨立望遠鏡的離軸系統，優點是結構簡單，不需要補償措施就能避免接收機飽和。但是為了保證發射接收視場重疊區內發射視場位於接收視場之內，要求發射與接收望遠鏡光軸必須是平行的，因此，雷射雲高儀在裝調時必須對光軸平行進行校準。
[0004]常用的調整方法是通過觀察回波信號的強弱，但是由於在收發光學系統初始裝配條件下，光軸偏移一般比較大，難以快速調整到合適位置，因此調整過程很費時；另外一類調整方法是利用光學裝置將發射雷射沿平行方向返回至接收系統，在接收光學系統中增加分光裝置和CCD監視裝置，對光束成像進行觀察，這些裝置的安裝調整比較複雜，且對接收光學系統的結構有一定改變，因此不適合快速裝調。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種雙軸雷射雲高儀收發光學系統光軸平行調整方法和裝置，用於雙軸雷射雲高儀收發光路光軸裝調校準，基於雙CCD成像方式，具有結構簡單、調整快速、不改變原光學系統的特點。
[0006]本發明的技術方案如下:
雙軸雷射雲高儀收發光學系統光軸平行調整方法，其特徵在於在發射與接收望遠鏡固定在一個平板上，發射望遠鏡水平方向可調，接收望遠鏡俯仰方向可調，發射望遠鏡雷射器位置處安裝一個CXD探測模塊，接收望遠鏡探測器位置處安裝另一個CXD探測模塊，在收發光路前方重疊因子=1的區域放置一個可見光源目標，兩CCD探測模塊探測到的視場圖像輸入到計算機，確定目標在視場圖像中的位置，調整時，首先選擇滿足要求的較近目標，調整發射光路水平方向和接收光路俯仰方向，及發射和接收光路CCD探測模塊的位置，在計算機上觀察收發光路視場圖像，使目標在兩視場中均清晰成像並位於視場中心，完成一次收發光路調節；再選擇更遠處的目標(可以按距離的倍數遞增)，重複上述調整步驟，在重複2次後，鎖緊光學系統，完成雙軸雷射雲高儀收發光學系統光軸平行調整。
[0007]雙軸雷射雲高儀收發光學系統光軸平行調整裝置，其特徵在於:包括平板、水平方向調整結構、俯仰方向調整結構，可見光源、發射望遠鏡、接收望遠鏡、CXD探測模塊和計算機，發射望遠鏡和接收望遠鏡平行安裝於平板上，水平方向調整結構實現發射望遠鏡水平方向調節，俯仰方向調整結構實現接收望遠鏡俯仰方向調節，發射望遠鏡雷射器位置處安裝一個CCD探測模塊，在接收望遠鏡探測器位置處安裝另一個CCD探測模塊，在收發光路前方重疊因子=1的區域放置一個可見光源目標，兩CCD探測模塊探測到的視場圖像輸入到與其連接的計算機，確定目標在視場圖像中的位置，通過水平和俯仰方向調節，使目標在兩視場圖像中清晰成像並位於中心，實現光軸平行調整。
[0008]所述的雙軸雷射雲高儀收發光學系統光軸平行調整裝置，其特徵在於所述的發射望遠鏡底部中心連接有圓柱，並套在固定於平板上的法蘭盤中，通過調節螺釘實現發射望遠鏡水平方向調節。
[0009]所述的雙軸雷射雲高儀收發光學系統光軸平行調整裝置，其特徵在於所述的接收望遠鏡底部中心連接有套管，固定於平板上的插銷穿過套管，通過調節螺釘實現接收望遠鏡俯仰方向調節。
[0010]本發明的優點是:
本發明用於雷射雲高儀收發光路裝調校準，結構簡單，操作簡便快速。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1是本發明的裝置頂部結構圖。
[0012]圖2是本發明的裝置底部結構圖。
[0013]圖3是本發明的原理示意圖。
【具體實施方式】
[0014]雙軸雷射雲高儀收發光學系統光軸平行調整裝置結構如圖1、2所示，主要有平板1，發射望遠鏡2，接收望遠鏡3，水平調節結構4、5、8、9、10，俯仰調節結構11、12、13、14、15，發射CCD探測模塊6、接收CCD探測模塊7，可見光源及計算機組成。平板I固定於水平和俯仰方向可調的雲臺上，發射望遠鏡2、接收望遠鏡3分別通過鎖緊螺釘10、15固定於平板I上，發射望遠鏡2底部中心連接有圓柱9，並套在固定於平板I上的法蘭盤8中，通過調節螺釘4、5實現發射望遠鏡水平方向調節；接收望遠鏡底部中心連接有套管11，固定於平板I上的插銷12穿過套管11，通過調節螺釘13、14實現接收望遠鏡俯仰方向調節。
[0015]在不安裝雷射器與探測器的情況下，將發射CCD探測模塊6安裝在發射望遠鏡後雷射器位置處，將接收CXD探測模塊7安裝在接收望遠鏡探測器位置處，雷射雲高儀水平放置，在收發前方光路上放置一個可見光源作為目標，目標也可用能在CXD探測模塊上清晰成像的形狀規則的特徵物體替代，目標位於重疊因子=1區域內，發射、接收CCD探測模塊6、7的視頻圖像由計算機採集並處理。
[0016]選擇目標位於重疊因子=1的區域內且距離雷射雲高儀較近的位置開始調整，放鬆發射望遠鏡鎖緊螺釘10和接收望遠鏡鎖緊螺釘15，通過調整螺釘4、5調節發射望遠鏡2的水平方向，通過調整螺釘13、14調節接收望遠鏡俯仰方向，並調節發射、接收CCD探測模塊6、7的位置，在計算機CCD視頻圖像上觀察發射和接收光路視場圖像，使目標在兩視場中清晰成像並位於視場中心，完成一次收發光路調節；再選擇更遠處的目標(可以按倍數遞增)，重複上述調整步驟，在重複2次後，鎖緊螺釘10、15，鎖緊收發光學系統，完成光路調節。
[0017]如圖3所示為本發明的原理示意圖，將發射和接收光具分別用聚焦透鏡A和B簡化表示，目標T位於雷射雲高儀光路重疊因子為I的區域，與發射透鏡A的距離為d，當目標T位於透鏡A的光軸上時，其經過發射透鏡A的像點也位於光軸上，即發射視場的中心位置。
[0018]目標T經接收透鏡B的像點為T』，與透鏡B光軸的距離為_7，透鏡A、B光軸的距離為r，透鏡焦距為f,得到-.y 二fr/(d-f)，可知，隨V增大，趨向於光軸，當V遠大於/和r時，光源至雷射雲高儀的光線可視為平行光，有_7=0。
【權利要求】
1.雙軸雷射雲高儀收發光學系統光軸平行調整方法，其特徵在於在發射與接收望遠鏡固定在一個平板上，發射望遠鏡水平方向可調，接收望遠鏡俯仰方向可調，發射望遠鏡雷射器位置處安裝一個CCD探測模塊，接收望遠鏡探測器位置處安裝另一個CCD探測模塊，在收發光路前方重疊因子=1的區域放置一個可見光源目標，兩CCD探測模塊探測到的視場圖像輸入到計算機，確定目標在視場圖像中的位置，調整時，首先選擇滿足要求的較近目標，調整發射光路水平方向和接收光路俯仰方向，及發射和接收光路CCD探測模塊的位置，在計算機上觀察收發光路視場圖像，使目標在兩視場中均清晰成像並位於視場中心，完成一次收發光路調節；再選擇更遠處的目標，重複上述調整步驟，在重複2次後，鎖緊光學系統，完成雙軸雷射雲高儀收發光學系統光軸平行調整。
2.雙軸雷射雲高儀收發光學系統光軸平行調整裝置，其特徵在於:包括平板、水平方向調整結構、俯仰方向調整結構，可見光源、發射望遠鏡、接收望遠鏡、CXD探測模塊和計算機，發射望遠鏡和接收望遠鏡平行安裝於平板上，水平方向調整結構實現發射望遠鏡水平方向調節，俯仰方向調整結構實現接收望遠鏡俯仰方向調節，發射望遠鏡雷射器位置處安裝一個CCD探測模塊，在接收望遠鏡探測器位置處安裝另一個CCD探測模塊，在收發光路前方重疊因子=1的區域放置一個可見光源目標，兩CCD探測模塊探測到的視場圖像輸入到與其連接的計算機，確定目標在視場圖像中的位置，通過水平和俯仰方向調節，使目標在兩視場圖像中清晰成像並位於中心，實現光軸平行調整。
3.根據權利要求2所述的雙軸雷射雲高儀收發光學系統光軸平行調整裝置，其特徵在於所述的發射望遠鏡底部中心連接有圓柱，並套在固定於平板上的法蘭盤中，通過調節螺釘實現發射望遠鏡水平方向調節。
4.根據權利要求2所述的雙軸雷射雲高儀收發光學系統光軸平行調整裝置，其特徵在於所述的接收望遠鏡底部中心連接有套管，固定於平板上的插銷穿過套管，通過調節螺釘實現接收望遠鏡俯仰方向調節。
【文檔編號】G01S17/08GK103645745SQ201310542525
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年11月5日 優先權日:2013年11月5日
【發明者】李勝, 高閩光, 張玉鈞, 王鋒平, 金嶺, 尤坤, 王康, 徐金鳳, 劉文清 申請人:皖江新興產業技術發展中心