一种固定结构中三光调轴方法及系统

技术领域

本发明涉及光轴调试领域，具体涉及一种固定结构中三光调轴方法及系统。

背景技术

随着科学技术的不断发展，武器系统的观察和瞄准窗口也呈现多轴和多光谱的趋势。以多功能瞄具为例，现有技术中多采用白光组件、红外组件、激光组件三部分构成，这三部分光学中心一致性是影响瞄具产品性能的重要参数之一。瞄具的光学中心会随着零件加工、装配等误差引起偏移，影响产品相关的性能指标。因此，如何对固定结构中的瞄具进行三光调轴成为本领域技术人员亟待解决的问题。

目前仅存在针对红外热像前置镜光学中心的校准方法，该方法中所涉及的白光瞄准镜、红外热像前置镜、红外激光光源均为单独的个体，个体的调试不会对其他组件产生影响，调试方式较为简单。但是这种调试方法并不适用于白光、红外和激光集于一体的固定结构瞄具中。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种固定结构中三光调轴方法及系统，可以便捷、快速和精准的调试固定结构中三光光轴。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种固定结构中三光调轴方法，所述三光调轴方法用于调试集白光、红外光和激光于一体的双光路单目镜瞄准设备的三光光轴，所述三光调轴方法包括如下步骤，

S1，将所述双光路单目镜瞄准设备置于三轴平台上，在平行光管的焦平面处放置十字靶标；

S2，在白光模式下，调整所述三轴平台，使所述双光路单目镜瞄准设备的白光十字叉与所述十字靶标重合，完成白光光轴的调试；

S3，在红外光模式下，通过所述双光路单目镜瞄准设备上的红外调节组件控制所述双光路单目镜瞄准设备的红外光十字光标移动，使所述双光路单目镜瞄准设备的红外光十字光标与所述十字靶标重合，完成红外光光轴的调试；

S4，在置于所述三轴平台上且调试好白光光轴和红外光光轴的所述双光路单目镜瞄准设备前端面放置球面反射镜，在所述双光路单目镜瞄准设备与所述球面反射镜之间且位于所述球面反射镜的焦面处放置活动支架，并在所述活动支架上放置带有卡纸十字的激光辐射显示卡纸；

S5，在白光模式下，使所述双光路单目镜瞄准设备连续发射激光，使激光经所述球面反射镜反射至所述激光辐射显示卡纸上，并在所述激光辐射显示卡纸上形成激光光斑，移动所述活动支架，使所述激光光斑位于所述激光辐射显示卡纸的卡纸十字中心预设范围内；

S6，调整所述三轴平台，使所述双光路单目镜瞄准设备的白光十字叉与所述激光辐射显示卡纸的卡纸十字重合；

S7，调整所述双光路单目镜瞄准设备上的激光调节组件，使所述激光光斑与所述激光辐射显示卡纸的卡纸十字中心重合，完成激光光轴的调试。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，在所述S1中，通过燕尾工装将所述双光路单目镜瞄准设备置于三轴平台上，所述燕尾工装包括燕尾工装底座和燕尾机械接口，其中，所述燕尾机械接口安装在所述双光路单目镜瞄准设备上；

所述S1具体为，将所述燕尾安装底座置于所述三轴平台上，将所述燕尾机械接口安装在所述燕尾安装底座上，使所述双光路单目镜瞄准设备固定在所述三轴平台上；在平行光管的焦平面处放置十字靶标。

进一步，所述S2具体为，

设置所述双光路单目镜瞄准设备的工作模式，使所述双光路单目镜瞄准设备工作在白光模式下；

通过所述双光路单目镜瞄准设备的目镜，观察所述双光路单目镜瞄准设备在白光模式下的白光十字叉相对于所述十字靶标的位置关系，调整所述三轴平台，使所述双光路单目镜瞄准设备在白光模式下的白光十字叉与所述十字靶标重合，完成白光光轴的调试。

进一步，所述S3具体为，

设置所述双光路单目镜瞄准设备的工作模式，使所述双光路单目镜瞄准设备从白光模式切换至红外光模式；

通过所述双光路单目镜瞄准设备的目镜，观察所述双光路单目镜瞄准设备在红外光模式下的红外光十字光标，通过所述双光路单目镜瞄准设备上的红外调节组件控制所述双光路单目镜瞄准设备的红外光十字光标移动，使所述双光路单目镜瞄准设备在红外光模式下的的红外光十字光标与所述十字靶标重合，完成红外光光轴的调试。

进一步，所述双光路单目镜瞄准设备内设置有显示屏，通过所述显示屏显示红外图像，调出红外模式下的红外光十字光标。

进一步，在所述S3后，还包括如下步骤，

将调试好白光光轴和红外光光轴的所述双光路单目镜瞄准设备通过所述燕尾机械接口重复装卡到置于所述三轴平台的所述燕尾工装底座上；

在白光模式和红外光模式下，分别对应验证所述白光十字叉以及所述红外光十字光标与所述十字标靶的重合情况；

若所述白光十字叉以及所述红外光十字光标不均与所述十字标靶重合，则重复循环执行所述S1至所述S3，直至所述白光十字叉以及所述红外光十字光标均与所述十字标靶重合；

若所述白光十字叉以及所述红外光十字光标均与所述十字标靶重合，则白光光轴和红外光光轴调试完毕。

进一步，所述S7具体为，调整所述双光路单目镜瞄准设备上的激光调节组件，使所述双光路单目镜瞄准设备发射出的激光在在水平或/和俯仰方向上移动，进而使所述激光光斑与所述激光辐射显示卡纸的卡纸十字中心重合，完成激光光轴的调试。

进一步，在所述S7后，还包括如下步骤，

将调试好激光光轴的所述双光路单目镜瞄准设备通过所述燕尾机械接口重复装卡到置于所述三轴平台的所述燕尾工装底座上；

在白光模式下，分别验证所述白光十字叉以及所述激光光斑与所述激光辐射显示卡纸的卡纸十字中心的重合情况；

若所述白光十字叉以及所述激光光斑不均与所述激光辐射显示卡纸的卡纸十字中心重合，则重复循环执行所述S4至所述S5，直至所述白光十字叉以及所述激光光斑均与所述激光辐射显示卡纸的卡纸十字中心重合；

若所述白光十字叉以及所述激光光斑均与所述激光辐射显示卡纸的卡纸十字中心重合，则激光光轴调试完毕。

进一步，所述球面反射镜具体为凹球面反射镜。

基于上述一种固定结构中三光调轴方法，本发明还提供一种固定结构中三光调轴系统。

一种固定结构中三光调轴系统，所述三光调轴系统用于调试集白光、红外光和激光于一体的双光路单目镜瞄准设备的三光光轴，所述三光调轴系统包括三轴平台、平行光管、十字靶标、球面反射镜、激光辐射显示卡纸和活动支架；所述三轴平台、所述平行光管和所述球面反射镜分布设置，所述三轴平台用于承载所述双光路单目镜瞄准设备，所述十字标靶设置在所述平行光管的焦平面处，所述球面反射镜设置在所述双光路单目镜瞄准设备的前端面，所述活动支架设置在所述三轴平台与所述球面反射镜之间，并位于所述球面反射镜的焦面处，所述激光辐射显示卡纸上设有卡纸十字，所述激光辐射显示卡纸设置在所述活动支架上。

本发明的有益效果是：本发明一种固定结构中三光调轴方法及系统用于调整集白光、红外光和激光于一体的双光路单目镜瞄准设备，依次通过白光光轴、红外光光轴和激光光轴的调试；在白光光轴的调试过程中，通过调整三轴平台来实现白光光轴的调试；在红外光光轴的调试过程中，基于调试好的白光光轴，通过显示红外图像调出红外光十字光标，通过红外光十字光标的调整从而确定红外光光轴；在激光光轴的调试过程中，利用球面反射镜发射原理确定激光光斑位置，在白光十字叉的辅助下，通过激光调节组件对发射出的激光进行水平或/和俯仰两个方向的调整，实现激光光轴的调试；本发明具有调试环境简单、调试操作便捷、调试结果可靠的优势，且对调试操作人员要求较为基本，上手容易，可以实现快速、精准的多光谱多轴一致性调整。

附图说明

图1为述双光路单目镜瞄准设备的光路原理图；

图2为本发明一种固定结构中三光调轴方法的流程图；

图3为白光与红外光调轴时三光调轴系统的示意图；

图4为激光调轴时三光调轴系统的示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、物镜组件，2、光学分划组件，21、光学分划板，22、白光目镜透镜，3、电子分划组件，31、显示屏，32、红外目镜透镜，4、合光棱镜，5、转向镜组件，51、第一双胶合透镜，52、第二双胶合透镜，53、第一单透镜，54、第二单透镜，55、凹透镜，6、目镜组件，61、第一视场镜，62、第二视场镜，63、第三视场镜，7、视场光阑；

100、双光路单目镜瞄准设备，200、三轴平台，300、平行光管，400、十字靶标，500、球面反射镜，600、激光辐射显示卡纸，700、活动支架，800、燕尾机械接口，900、燕尾工装底座。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

本发明一种固定结构中三光调轴方法用于调试集白光、红外光和激光于一体的双光路单目镜瞄准设备的三光光轴。其中，所述双光路单目镜瞄准设备包括白光组件、红外光组件、激光组件和显示组件；所述红外光组件和所述激光组件均与所述显示组件电连接，所述显示组件显示的信息光线接入所述白光组件的光路中。其中，红外组件基于红外光成像原理，在红外光模式下对目标进行红外成像，得到红外光成像图像，并通过显示组件显示红外图像；激光组件基于激光测距原理对目标进行测距得到瞄准信息，并通过显示组件显示测距信息；所述显示组件显示的信息(红外图像或/和瞄准信息)光线接入所述白光组件的光路中。

图1为所述双光路单目镜瞄准设备的光路原理图，白光组件包括物镜组件1、光学分划组件2、合光棱镜4、转向镜组件5和目镜组件6，显示组件包括电子分划组件3；所述物镜组件1、所述光学分划组件2、所述合光棱镜4、所述转向镜组件5和所述目镜组件6在光路上依次连通，所述电子分划组件3与所述合光棱镜4在光路上连通。其中：所述物镜组件1用于在白光模式下对目标进行成像，生成成像光束，并将所述成像光束传输给所述光学分划组件2；所述光学分划组件2用于对所述成像光束进行分划，生成分划光束，并将所述分划光束传输给所述合光棱镜4；所述电子分划组件3用于在白光模式下显示所述目标的瞄准信息，并将所述瞄准信息以光束的形式传输给所述合光棱镜4；还用于在红外光模式下显示所述目标的瞄准信息和红外图像，并将所述瞄准信息和所述红外图像以光束的形式传输给所述合光棱镜4；所述合光棱镜4用于将所述分划光束和光束形式的所述瞄准信息进行合光，得到合光光束，并将所述合光光束传输给所述转向镜组件5；还用将光束形式的所述瞄准信息和所述红外图像传输给所述转向镜组件5；所述转向镜组件5用于对所述合光光束进行转向，得到第一转向光束，并将所述第一转向光束传输给所述目镜组件6；还用于对光束形式的所述瞄准信息和所述红外图像进行转向，得到第二转向光束，并将所述第二转向光束传输给所述目镜组件6；所述目镜组件6用于将所述第一转向光束或第二转向光束成像于人眼中。

具体的，所述物镜组件1具体为双胶合透镜。所述光学分划组件2包括光学分划板21和白光目镜透镜22，所述光学分划板21和所述白光目镜透镜22在光路上沿光的传输方向依次排列。所述电子分划组件3包括显示屏31和红外目镜透镜32，所述显示屏31和所述红外目镜透镜32在光路上沿光的传输方向依次排列，显示屏31正对合光棱镜4并位于合光棱镜4的垂直线上。所述显示屏31具体为OLED屏幕。所述转向镜组件5包括由第一双胶合透镜51和第二双胶合透镜52组成的镜像双胶合透镜组、由第一单透镜53和第二单透镜54组成的镜像单透镜组以及凹透镜55；所述第一双胶合透镜51、所述第一单透镜53、所述第二单透镜54、所述第二双胶合透镜52和所述凹透镜55在光路上沿光的传输方向依次排列。所述第一单透镜53贴合所述第一双胶合透镜51设置，所述第二单透镜54贴合所述第二双胶合透镜52设置，所述第一单透镜53与所述第二单透镜54之间预留有预设间距。所述目镜组件6包括第一视场镜61、第二视场镜62和第三视场镜63，所述第一视场镜61、所述第二视场镜62和所述第三视场镜63在光路上沿光的传输方向依次排列。所述转向镜组件5与所述目镜组件6之间设置有视场光阑7。视场光阑7可以滤掉杂散光，提高图像对比度。红外光组件具体为红外探测器，激光组件具体为激光测距仪，红外探测器和激光测距仪均与显示屏31电连接。

所述双光路单目镜瞄准设备为双光路、单目镜系统，所有图像、信息均通过目镜组件(白光瞄准镜目镜)观测；在白光模式下(昼间)，通过物镜组件(白光瞄准镜物镜)可直接观测外部目标，同时通过与激光测距仪连接的电子分划组件(OLED屏幕)看到激光测距值、姿态等信息(瞄准信息)；在红外光模式下(夜间)，关闭白光瞄准镜物镜(物镜组件)，使用红外探测器的红外热像功能以及激光测距仪的瞄准功能，可获得清晰的红外图像及激光测距值、姿态等信息。

由于双光路单目镜瞄准设备为一体的固定结构，且双光路共目镜，故白光、红外光和激光三光之间并不是相互独立的。

基于上述的双光路单目镜瞄准设备，本发明一种固定结构中三光调轴方法如图2所示，包括如下步骤，

S1，将所述双光路单目镜瞄准设备置于三轴平台上，在平行光管的焦平面处放置十字靶标。

其中，所述平行光管焦平面处的十字靶标相当于无穷远处的目标物体。

在所述S1中，通过燕尾工装将所述双光路单目镜瞄准设备置于三轴平台上，所述燕尾工装包括燕尾工装底座和燕尾机械接口；其中，所述燕尾机械接口事先已安装在所述双光路单目镜瞄准设备上；所述S1具体为，将所述燕尾安装底座置于所述三轴平台上，将所述燕尾机械接口安装在所述燕尾安装底座上，使所述双光路单目镜瞄准设备固定在所述三轴平台上；在平行光管的焦平面处放置十字靶标。

S2，在白光模式下，调整所述三轴平台，使所述双光路单目镜瞄准设备的白光十字叉与所述十字靶标重合，完成白光光轴的调试。

所述S2具体为，设置所述双光路单目镜瞄准设备的工作模式，使所述双光路单目镜瞄准设备工作在白光模式下；通过所述双光路单目镜瞄准设备的目镜，观察所述双光路单目镜瞄准设备在白光模式下的白光十字叉相对于所述十字靶标的位置关系，调整所述三轴平台，使所述双光路单目镜瞄准设备在白光模式下的白光十字叉与所述十字靶标重合，完成白光光轴的调试。

S3，在红外光模式下，通过所述双光路单目镜瞄准设备上的红外调节组件控制所述双光路单目镜瞄准设备的红外光十字光标移动，使所述双光路单目镜瞄准设备的红外光十字光标与所述十字靶标重合，完成红外光光轴的调试。

所述S3具体为，设置所述双光路单目镜瞄准设备的工作模式，使所述双光路单目镜瞄准设备从白光模式切换至红外光模式；通过所述双光路单目镜瞄准设备的目镜，观察所述双光路单目镜瞄准设备在红外光模式下的红外光十字光标，通过所述双光路单目镜瞄准设备上的红外调节组件控制所述双光路单目镜瞄准设备的红外光十字光标移动，使所述双光路单目镜瞄准设备在红外光模式下的的红外光十字光标与所述十字靶标重合，完成红外光光轴的调试。

所述双光路单目镜瞄准设备内设置有显示屏，通过所述显示屏显(OLED屏幕)示红外图像，调出红外模式下的红外光十字光标。红外图像可通过OLED屏幕进行显示，故可以使用红外调节组件(按键)控制移动红外模式的红外光十字光标，使其与平行光管的十字靶标重合。

在所述S3后，还包括如下步骤，将调试好白光光轴和红外光光轴的所述双光路单目镜瞄准设备通过所述燕尾机械接口重复装卡到置于所述三轴平台的所述燕尾工装底座上；在白光模式和红外光模式下，分别对应验证所述白光十字叉以及所述红外光十字光标与所述十字标靶的重合情况；若所述白光十字叉以及所述红外光十字光标不均与所述十字标靶重合，则重复循环执行所述S1至所述S3，直至所述白光十字叉以及所述红外光十字光标均与所述十字标靶重合；若所述白光十字叉以及所述红外光十字光标均与所述十字标靶重合，则白光光轴和红外光光轴调试完毕。

S4，在置于所述三轴平台上且调试好白光光轴和红外光光轴的所述双光路单目镜瞄准设备前端面放置球面反射镜，在所述双光路单目镜瞄准设备与所述球面反射镜之间且位于所述球面反射镜的焦面处放置活动支架，并在所述活动支架上放置带有卡纸十字的激光辐射显示卡纸。

其中，所述球面反射镜具体为凹球面反射镜。在所述S4中，所述双光路单目镜瞄准设备通过燕尾工装置于三轴平台上。

S5，在白光模式下，使所述双光路单目镜瞄准设备连续发射激光，使激光经所述球面反射镜反射至所述激光辐射显示卡纸上，并在所述激光辐射显示卡纸上形成激光光斑，移动所述活动支架，使所述激光光斑位于所述激光辐射显示卡纸的卡纸十字中心预设范围内。在此步骤中，使所述激光光斑位于所述激光辐射显示卡纸的卡纸十字中心预设范围内的意思是：使激光辐射显示卡纸上的激光光斑通过球面反射镜反射后大致位于卡纸十字中心位置，由于调节误差，很难通过移动活动支架使激光光斑位于卡纸十字中心位置，所以此步骤只需要求激光光斑大致位于卡纸十字中心位置(即：使激光光斑与卡纸十字中心的距离在预设范围内；例如使激光光斑与卡纸十字中心的距离在1mm范围内，此处的预设距离根据实际需求合理设置)，通过后续的粗调和精调过程实现激光光斑位于卡纸十字中心位置。

S6，调整所述三轴平台，使所述双光路单目镜瞄准设备的白光十字叉与所述激光辐射显示卡纸的卡纸十字重合。此步骤中，调整三轴平台为粗调。

S7，调整所述双光路单目镜瞄准设备上的激光调节组件，使所述激光光斑与所述激光辐射显示卡纸的卡纸十字中心重合，完成激光光轴的调试。此步骤中，调整激光调节组件为精调。

所述S7具体为，调整所述双光路单目镜瞄准设备上的激光调节组件，使所述双光路单目镜瞄准设备发射出的激光在在水平或/和俯仰方向上移动并固定，进而使所述激光光斑与所述激光辐射显示卡纸的卡纸十字中心重合，完成激光光轴的调试。

在所述S7后，还包括如下步骤，将调试好激光光轴的所述双光路单目镜瞄准设备通过所述燕尾机械接口重复装卡到置于所述三轴平台的所述燕尾工装底座上；在白光模式下，分别验证所述白光十字叉以及所述激光光斑与所述激光辐射显示卡纸的卡纸十字中心的重合情况；若所述白光十字叉以及所述激光光斑不均与所述激光辐射显示卡纸的卡纸十字中心重合，则重复循环执行所述S4至所述S5，直至所述白光十字叉以及所述激光光斑均与所述激光辐射显示卡纸的卡纸十字中心重合；若所述白光十字叉以及所述激光光斑均与所述激光辐射显示卡纸的卡纸十字中心重合，则激光光轴调试完毕。

基于上述一种固定结构中三光调轴方法，本发明还提供一种固定结构中三光调轴系统。

如图3和图4所示，一种固定结构中三光调轴系统，所述三光调轴系统用于调试集白光、红外光和激光于一体的双光路单目镜瞄准设备100的三光光轴，所述三光调轴系统包括三轴平台200、平行光管300、十字靶标400、球面反射镜500、激光辐射显示卡纸600和活动支架700；所述三轴平台200、所述平行光管300和所述球面反射镜500分布设置，所述三轴平台200用于承载所述双光路单目镜瞄准设备100，所述十字标靶设400置在所述平行光管300的焦平面处，所述球面反射镜500设置在所述双光路单目镜瞄准设备100的前端面，所述活动支架700设置在所述三轴平台200与所述球面反射镜500之间，并位于所述球面反射镜500的焦面处，所述激光辐射显示卡纸600上设有卡纸十字，所述激光辐射显示卡纸600设置在所述活动支架700上。

进一步，三光调轴系统还包括燕尾工装，所述燕尾工装包括燕尾机械接口800和燕尾工装底座900，燕尾机械接口800和燕尾工装底座900之间可拆卸连接。所述燕尾机械接口800安装在所述双光路单目镜瞄准设备100上，燕尾工装底座900置于三轴平台200上；通过燕尾工装将所述双光路单目镜瞄准设备100置于三轴平台200上。

本发明一种固定结构中三光调轴方法及系统用于调整集白光、红外光和激光于一体的双光路单目镜瞄准设备，依次通过白光光轴、红外光光轴和激光光轴的调试；在白光光轴的调试过程中，通过调整三轴平台来实现白光光轴的调试；在红外光光轴的调试过程中，基于调试好的白光光轴，通过显示红外图像调出红外光十字光标，通过红外光十字光标的调整从而确定红外光光轴；在激光光轴的调试过程中，利用球面反射镜发射原理确定激光光斑位置，在白光十字叉的辅助下，通过激光调节组件对发射出的激光进行水平或/和俯仰两个方向的调整，实现激光光轴的调试；本发明具有调试环境简单、调试操作便捷、调试结果可靠的优势，且对调试操作人员要求较为基本，上手容易，可以实现快速、精准的多光谱多轴一致性调整。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。