一種激光雷達方位軸與光軸一致性調整方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于工程測量技術領域，具體涉及一種激光雷達方位軸與光軸一致性調整方法。
【背景技術】
[0002]激光三維測量系統(tǒng)在空間目標相對姿態(tài)測量領域被廣泛應用。在激光三維測量系統(tǒng)設計與制造中，二維轉臺方位軸與接收/發(fā)送光路光軸一致性調整是整個裝調過程中的關鍵部分。激光測量系統(tǒng)由激光器發(fā)射一束激光束通過二維轉臺方位軸，經俯仰軸上反射鏡反射出去。在空間中，由目標表面角錐鏡發(fā)射回來進行測量，在測量的過程中，控制光束隨著目標一起運動，獲得目標特定點的動態(tài)運動坐標，從而實現(xiàn)目標相對姿態(tài)測量。
[0003]二維轉臺被廣泛的用做控制光束運動的執(zhí)行機構，為了獲得高精度的空間目標相對三維坐標，必須保證光束運動控制的精確性與穩(wěn)定性。二維轉臺由方位軸與俯仰軸構成，方位軸通過法蘭與光路光軸連接，理想的情況是激光束沿著方位軸向上傳輸，并通過方位軸與俯仰軸的交點，在方位軸的轉動過程中光束始終與旋轉軸重合，以方位軸與俯仰軸交點為中心向外發(fā)射。如果在此過程中光束與旋轉軸不重合，光束指向就會發(fā)生偏差，對目標的跟蹤與測量帶來誤差。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的是解決不可見光軸與機械軸一致性調整的問題，提供一種激光雷達方位軸與光軸一致性調整方法。
[0005]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的:
[0006]一種激光雷達方位軸與光軸一致性調整方法，包括如下步驟:
[0007]第一步:搭建穩(wěn)定工作平臺；
[0008]第二步:建立可視裝調基準；
[0009]第三步:方位機械轉動軸與可視裝調基準一致性調整；
[0010]第四步:接收光軸與可視裝調基準一致性調整；
[0011]第五步:發(fā)射光軸與可視裝調基準一致性調整。
[0012]如上所述的搭建穩(wěn)定工作平臺步驟，穩(wěn)定工作平臺包括固定平臺、支架、三維調整云臺、支撐板、反射鏡和調整工裝；其中，固定平臺用于確保待裝調裝置在裝調的過程中不受外界振動的影響；支架共有兩個，均為金屬制柱狀，底部安裝有固定三角支架，兩個支架分別放置在固定平臺兩側；三維調整云臺固定安裝在支架頂部，用于安裝支撐板；支撐板為金屬制板狀，支撐板放置在兩個三維調整云臺的上端面，在其上端面中部開有通孔作為調整工裝安裝孔，用于安裝調整工裝；調整工裝下部為金屬制圓筒狀，上部為開由端面與安裝面成45度角凹槽長方體，裝在支撐板的固定安裝在支撐板調整工裝安裝孔內，用于安裝反射鏡，將反射鏡架高并將反射鏡調整至與水平成45度夾角；反射鏡安裝在調整工裝上部的凹槽內，反射鏡與水平成45度夾角，用于將水平基準折轉到垂直方向。
[0013]如上所述的固定平臺采用通用精密光學平臺實現(xiàn)，所述的上述金屬優(yōu)選為鋁。
[0014]如上所述的建立可視裝調基準步驟，利用經緯儀建立可視裝調基準，使反射鏡調整至與水平成45度夾角。
[0015]如上所述的建立可視裝調基準步驟，反射鏡45度調整包括如下步驟:
[0016](I)利用電子水平儀將固定平臺調整至水平；
[0017](2)經緯儀進行自水平調節(jié)，然后將標準六面體放到固定平臺上；
[0018](3)通過調整反射鏡的位置直至經緯儀自準直，反射鏡調整至與水平成45度夾角。
[0019]如上所述的方位機械轉動軸與可視裝調基準一致性調整步驟，使用方位軸引出工裝使方位機械轉動軸可視化，調整方位機械轉動軸姿態(tài)使方位機械轉動軸與可視裝調基準—致。
[0020]如上所述的方位機械轉動軸與可視裝調基準一致性調整步驟，具體包括如下步驟:
[0021](I)將待裝調裝置的框架放到固定平臺上，然后將標準六面體放到待裝調裝置框架上方的連接法蘭上端面；上述框架內部安裝有光路箱，光路箱內部安裝有四象限Aro探測器、透鏡和激光器；透鏡安裝在光路箱中部，四象限APD探測器安裝在透鏡下方，四象限Aro探測器的光敏面位于透鏡的焦點附近；透鏡中心上方安裝有上端面為45度斜面的柱狀體，該柱狀體與透鏡同軸；激光器發(fā)出的激光束投射到透鏡中心上方的柱狀體的45度斜面上，經該斜面發(fā)射出光路箱；進入光路箱的激光經過透鏡匯聚到四象限APD探測器的光敏面上；
[0022](2)通過調節(jié)上述框架的姿態(tài)，使得經緯儀可以自準直，上述框架調整水平，并固定;
[0023](3)將方位機械轉動軸放到與上述框架上方的連接法蘭處，通過調整它們的相對位置使得方位軸引出工裝的分劃板一、分劃板二與經緯儀瞄準鏡分劃板在一條直線上，方位軸與基準軸同軸。
[0024]如上所述的接收光軸與可視裝調基準一致性調整步驟，將方位機械轉動軸放到與上述框架上方的連接法蘭處，通過調整光路箱的姿態(tài)使得分劃板固定工裝的分劃板一、分劃板二及四象限APD探測器十字線與經緯儀瞄準鏡分劃板在一條直線上。
[0025]如上所述的接收光軸與可視裝調基準一致性調整步驟，調整光路箱中激光束的姿態(tài)，使得光斑在四象限APD探測器光敏面的中心處，使發(fā)射光軸與可視裝調基準一致。
[0026]如上所述的接收光軸與可視裝調基準一致性調整步驟，具體包括如下步驟:
[0027](I)將一個平面反射鏡安裝到方位機械轉動軸上端面；
[0028](2)將上述平面反射鏡通過經緯儀自準直調水平；
[0029](3)將角錐反射鏡通過三腳架放到經緯儀與反射鏡之間；
[0030](4)通過調整角錐鏡的位置使得觀察到角錐鏡在平面鏡中的像在經緯儀瞄準鏡分劃板的中心，即角錐鏡擺放完成；隨后，取出反射鏡與經緯儀；
[0031](5)光路箱中發(fā)出的激光通過透鏡上面的斜面反射鏡反射到反射鏡，再由反射鏡折轉出射，經過角錐鏡反射回來，由透鏡匯聚到四象限APD光敏面上；根據(jù)光斑在光敏面上的位置判斷激光束位置；調整激光束的位置，使得光斑在探測器光敏面的中心處，此時經過處理后輸出的位置信息為零，完成方位軸與發(fā)射光軸同軸的調整。
[0032]本發(fā)明的有益效果是:
[0033]本發(fā)明通過搭建穩(wěn)定工作平臺、建立可視裝調、方位機械轉動軸與可視裝調基準一致性調整、接收光軸與可視裝調基準一致性調整和發(fā)射光軸與可視裝調基準一致性調整步驟，實現(xiàn)了基準可視裝調基準與方位軸同軸，與發(fā)射光軸同軸，同時與接收光軸同軸，因此方位軸與發(fā)射光軸、接收光軸同軸，即完成了方位軸與光軸一致性的調整。
【附圖說明】
[0034]圖1是本發(fā)明的一種激光雷達方位軸與光軸一致性調整方法的流程圖；
[0035]圖2是圖1中搭建穩(wěn)定工作平臺步驟中搭建的穩(wěn)定工作平臺的結構原理圖；
[0036]圖3是圖1中建立可視裝調基準步驟中反射鏡45度調整方法的示意圖；
[0037]圖4是圖1中方位機械轉動軸與可視裝調基準一致性調整步驟中調節(jié)待裝調裝置框架姿態(tài)的示意圖；
[0038]圖5是圖1中方位機械轉動軸與可視裝調基準一致性調整步驟中調整方位機械轉動軸的示意圖；
[0039]圖6是圖5中方位軸引出工裝上部的剖視圖；
[0040]圖7是圖1中接收光軸與可視裝調基準一致性調整步驟安裝方位機械轉動軸的示意圖；
[0041]圖8是圖1中發(fā)射光軸與可視裝調基準一致性調整步驟的裝置操作示意圖；
[0042]圖9是圖1中發(fā)射光軸與可視裝調基準一致性調整步驟的原理示意圖。
【具體實施方式】
[0043]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明的一種激光雷達方位軸與光軸一致性調整方法進行介紹:
[0044]如圖1所示，一種激光雷達方位軸與光軸一致性調整方法，包括如下步驟:
[0045]第一步:搭建穩(wěn)定工作平臺；
[0046]搭建穩(wěn)定工作平臺。在本實施例中，如圖2所示，穩(wěn)定工作平臺包括固定平臺、支架、三維調整云臺、支撐板、反射鏡和調整工裝。其中，固定平臺用于確保待裝調裝置在裝調的過程中不受外界振動的影響，在本實施例中，采用通用精密光學平臺實現(xiàn)。支架共有兩個，均為金屬制柱狀，底部安裝有固定三角支架，兩個支架分別放置在固定平臺兩側。三維調整云臺固定安裝在支架頂部，用于安裝支撐板，它采用通用產品實現(xiàn)。支撐板為金屬制板狀，它放置在兩個三維調整云臺的上端面，在其上端面中部開有通孔作為調整工裝安裝孔，用于安裝調整工裝。調整工裝下部為圓筒狀，上部為開由端面與安裝面成45度角凹槽長方體，由金屬制成，裝在支撐板的固定安裝在支撐板調整工裝安裝孔內，用于安裝反射鏡，將反射鏡架高并將反射鏡調整至與水平成45度夾角。反射鏡安裝在調整工裝上部的凹槽內，反射鏡與水平成45度夾角，用于將水平基準折轉到垂直方向。上述金屬優(yōu)選為鋁。
[0047]第二步:建立可視裝調基準；
[0048]利用經緯儀建立可視裝調基準，使反射鏡調整至與水平成45度夾角。如圖3所示，反射鏡45度調整包括如下步驟:
[0049](I)利用電子水平儀將固定平臺調整至水平。
[0050](2)經緯儀進行自水平調節(jié)，然后將標準六面體放到固定平臺上。
[0051](3)通過調整反射鏡的位置直至經緯儀自準直，此時，反射鏡調整至與水平成45度夾角，即調整完成。
[0052]第三步:方位機械轉動