角反射器或角反射器陣列光軸指向一致性檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于光學(xué)測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種角反射器光軸指向一致性或者角反 射器陣列中各子角反射器的光軸指向一致性檢測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 角反射器是一種使入射到角反射器中的光線按照與入射方向相平行的方向返回 的光學(xué)器件，廣泛應(yīng)用于人造衛(wèi)星、飛機(jī)等激光測(cè)距系統(tǒng)中。角反射器使激光器發(fā)出的激光 精確地按照與入射方向相反的方向返回到激光測(cè)距系統(tǒng)中，通過(guò)測(cè)量激光測(cè)距儀發(fā)出激光 和接收到返回激光的時(shí)間，可計(jì)算出目標(biāo)距激光測(cè)距儀的距離。
[0003] 隨著宇航技術(shù)的發(fā)展，角反射器在上個(gè)世紀(jì)末期開(kāi)始被廣泛地應(yīng)用在空間衛(wèi)星交 會(huì)對(duì)接測(cè)試裝置中，通過(guò)在衛(wèi)星A上安裝一定數(shù)量的角反射器及角反射器陣列，在衛(wèi)星B上 安裝觀測(cè)定位相機(jī)，衛(wèi)星B上帶有主動(dòng)照明裝置，主動(dòng)照明裝置發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)衛(wèi)星A上安 裝的角反射器返回后被衛(wèi)星B上的觀測(cè)定位相機(jī)探測(cè)，通過(guò)判定各角反射器及角反射器陣 列相對(duì)于衛(wèi)星B的張角，從而計(jì)算得到衛(wèi)星A與衛(wèi)星B的相對(duì)位置關(guān)系，實(shí)現(xiàn)高精度軌道定 位，為衛(wèi)星交會(huì)對(duì)接提供衛(wèi)星姿態(tài)參數(shù)。
[0004] 角反射器是一種通光面為圓柱面，反射面為兩兩相互正交的三個(gè)平面的回光器 件。入射光線經(jīng)過(guò)角反射器底面三個(gè)反射面的三次反射后按光線入射方向的反方向返回。 當(dāng)入射光線與角反射器中心軸平行時(shí)，角反射器的回光效率最高，可以達(dá)到98%以上，隨著 入射光線角度的增大，角反射器有效回光面積減小，當(dāng)入射光線與角反射器中心軸夾角大 于30°時(shí)，角反射器的回光效率僅為10%左右，因此，角反射器在不同入射角度下的回光 效率是不同的。
[0005] 在實(shí)際使用時(shí)，角反射器回光能量的強(qiáng)弱直接影響設(shè)備對(duì)其定位精度，特別是在 使用角反射器陣列作為目標(biāo)源時(shí)，由于角反射器陣列中各個(gè)子角反射器的指向不一致性， 必然導(dǎo)致在觀測(cè)定位相機(jī)視場(chǎng)內(nèi)拍攝到的角反射器陣列亮度和大小不一致，影響觀測(cè)定位 相機(jī)對(duì)角反射器載體姿態(tài)的判讀精度。
[0006] 隨著宇航技術(shù)的發(fā)展，對(duì)角反射器及角反射器陣列中各子角反射器的光軸一致性 提出了更高的要求，而目前尚沒(méi)有專門(mén)測(cè)試角反射器及角反射器陣列中各子角反射器的光 軸一致性的裝置或方法，也未見(jiàn)有相關(guān)的公開(kāi)報(bào)道。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007] 為了解決【背景技術(shù)】中存在的上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種專門(mén)測(cè)試角反 射器或角反射器陣列中各子角反射器的光軸指向一致性檢測(cè)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)角反射器或角反 射器陣列中各子角反射器的光軸指向與角反射器安裝基準(zhǔn)面法線之間夾角的快速和準(zhǔn)確 測(cè)量。
[0008] 本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是：
[0009] 本實(shí)用新型提供了一種角反射器或角反射器陣列光軸指向一致性檢測(cè)系統(tǒng)，其特 殊之處在于：包括準(zhǔn)直光源單元、液晶光閥動(dòng)態(tài)光闌單元、角反射器姿態(tài)調(diào)整單元、CCD測(cè) 量單元以及控制單元；液晶光閥動(dòng)態(tài)光闌單元設(shè)置在準(zhǔn)直光源單元的出射光路上；角反射 器姿態(tài)調(diào)整單元設(shè)置在液晶光閥動(dòng)態(tài)光闌單元的出射光路上；被測(cè)角反射器或角反射器陣 列設(shè)置于角反射器姿態(tài)調(diào)整單元上；CCD測(cè)量單元設(shè)置在經(jīng)被測(cè)角反射器或角反射器陣列 反射后的反射光所在光路上；控制單元分別與準(zhǔn)直光源單元、液晶光閥動(dòng)態(tài)光闌單元、角反 射器姿態(tài)調(diào)整單元以及C⑶測(cè)量單元相連。
[0010] 上述液晶光閥動(dòng)態(tài)光闌單元包括液晶光閥、與液晶光閥相連的液晶光閥控制電路 以及用于調(diào)整液晶光閥位置的二維平移調(diào)整單元；液晶光閥位于二維平移調(diào)整單元上并設(shè) 置在準(zhǔn)直光源單元的出射光路上；角反射器姿態(tài)調(diào)整單元設(shè)置在液晶光閥的出射光路上； 控制單元分別與液晶光閥控制電路以及二維平移調(diào)整單元相連。
[0011] 上述二維平移調(diào)整單元包括升降調(diào)整系統(tǒng)以及設(shè)置在升降調(diào)整系統(tǒng)上的電控平 移臺(tái)；液晶光閥設(shè)置在電控平移臺(tái)上；控制單元分別與升降調(diào)整系統(tǒng)以及電控平移臺(tái)相 連。
[0012] 上述角反射器姿態(tài)調(diào)整單元包括角反射器安裝工裝以及用于調(diào)整角反射器安裝 工裝的基準(zhǔn)面法線位置的二維水平調(diào)整單元；角反射器安裝工裝位于二維水平調(diào)整單元上 并設(shè)置在液晶光閥的出射光路上；被測(cè)角反射器或角反射器陣列安裝于角反射器安裝工裝 上；控制單元與二維水平調(diào)整單元相連。
[0013] 上述二維水平調(diào)整單元包括電控旋轉(zhuǎn)臺(tái)以及設(shè)置在電控旋轉(zhuǎn)臺(tái)上的電控角位移 臺(tái)；所述角反射器安裝工裝設(shè)置于電控角位移臺(tái)上；所述控制單元分別與電控旋轉(zhuǎn)臺(tái)以及 電控角位移臺(tái)相連。
[0014] 上述CCD測(cè)量單元包括依次設(shè)置在經(jīng)被測(cè)角反射器或角反射器陣列反射后的反 射光所在光路上的匯聚物鏡和CCD探測(cè)器；CCD探測(cè)器設(shè)置在匯聚物鏡的焦平面上；控制單 元與(XD探測(cè)器相連。
[0015] 上述準(zhǔn)直光源單元包括準(zhǔn)直物鏡、設(shè)置在準(zhǔn)直物鏡焦平面上的星點(diǎn)分劃板以及設(shè) 置在準(zhǔn)直物鏡焦平面后的積分球光源系統(tǒng)；星點(diǎn)分劃板、準(zhǔn)直物鏡以及液晶光閥依次設(shè)置 在積分球光源系統(tǒng)的出射光路上；控制單元與積分球光源系統(tǒng)相連。
[0016] 上述積分球光源系統(tǒng)包括依次緊密設(shè)置的光源、電控可變光闌以及積分球球體； 電控可變光闌、積分球球體以及星點(diǎn)分劃板依次設(shè)置在光源的出射光路上；控制單元分別 與光源以及電控可變光闌相連。
[0017] 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是：
[0018] 本實(shí)用新型提供了一種角反射器或角反射器陣列光軸指向一致性的檢測(cè)系統(tǒng)，該 檢測(cè)系統(tǒng)通過(guò)使用液晶光閥提供任意位置和大小的通過(guò)光闌，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同位置角反射器光 軸指向的測(cè)試：
[0019] 對(duì)于獨(dú)立的不同角反射器的光軸指向測(cè)試，液晶光閥可根據(jù)被測(cè)角反射器通光口 徑的大小隨時(shí)調(diào)整通光口徑的位置和大小，實(shí)現(xiàn)高精度光軸指向的測(cè)試工作；對(duì)于角反射 器陣列，由于所有的子角反射器會(huì)同時(shí)對(duì)經(jīng)準(zhǔn)直光源單元出射的光束進(jìn)行反光，導(dǎo)致在CCD 測(cè)量單元上無(wú)法判斷子角反射器光軸指向與子角反射器的對(duì)應(yīng)信息，而本實(shí)用新型的檢測(cè) 系統(tǒng)中設(shè)置了液晶光閥，通過(guò)使用液晶光閥為各個(gè)子角反射器提供不同頻率的光能調(diào)制， 根據(jù)不同子角反射器的光能調(diào)制頻率不同，從而得到角反射器陣列中子角反射器測(cè)量結(jié)果 與子角反射器的對(duì)應(yīng)關(guān)系，解決了無(wú)法判斷測(cè)量結(jié)果與子角反射器對(duì)應(yīng)的難題。
[0020] 本實(shí)用新型填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)在角反射器光軸指向以及角反射器陣列中各個(gè)子角反射 器光軸指向一致性測(cè)試方面的空白。本實(shí)用新型對(duì)于角反射器光軸指向與角反射器安裝基 準(zhǔn)面法線之間夾角的測(cè)試精度可以達(dá)到5"，對(duì)于角反射器陣列各個(gè)子角反射器光軸指向 一致性的測(cè)試精度可以達(dá)到3"。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1是本實(shí)用新型所提供的角反射器或角反射器陣列光軸指向一致性檢測(cè)系統(tǒng) 的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0022] 圖2是本實(shí)用新型的測(cè)試對(duì)象一一角反射器陣列的側(cè)視圖；
[0023] 圖3是本實(shí)用新型的測(cè)試對(duì)象一一角反射器陣列的俯視圖；
[0024] 圖4是角反射器或角反射器陣列中各子角反射器的光軸指向與角反射器安裝基 準(zhǔn)面法線之間的夾角示意圖；
[0025]其中：
[0026] 1-光源；2-電控可變光闌；3-積分球球體；4-星點(diǎn)分劃板；5-準(zhǔn)直物鏡；6-液晶 光閥；7-升降調(diào)整系統(tǒng)；8-電控平移臺(tái)；9-電控旋轉(zhuǎn)臺(tái)；10-電控角位移臺(tái)；11-角反射器 陣列（或角反射器）；12_角反射器安裝工裝；13-匯聚物鏡；14-C⑶探測(cè)器；15-控制單元； A-角反射器的光軸指向；B-角反射器安裝基準(zhǔn)面法線。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 參見(jiàn)圖1，本實(shí)用新型提供了一種角反射器或角反射器陣列光軸指向一致性檢測(cè) 系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱：檢測(cè)系統(tǒng)），其包括準(zhǔn)直光源單元、液晶光閥動(dòng)態(tài)光闌單元、角反射器姿態(tài)調(diào)整 單元、CCD測(cè)量單元以及控制單元15 ;液晶光閥動(dòng)態(tài)光闌單元設(shè)置在準(zhǔn)直光源單元的出射 光路上；角反射器姿態(tài)調(diào)整單元設(shè)置在液晶光閥動(dòng)態(tài)光闌單元的出射光路上；被測(cè)角反射 器或角反射器陣列11設(shè)置于角反射器姿態(tài)調(diào)整單元上；CCD測(cè)量單元設(shè)置在經(jīng)被測(cè)角反射 器或角反射器陣列反射后的反射光所在光路上；控制單元15分別與準(zhǔn)直光源單元、液晶光 閥動(dòng)態(tài)光闌單元、角反射器姿態(tài)調(diào)整單元以及CCD測(cè)量單元相連。
[0028] 具體地，如圖1所示，本實(shí)用新型采用的準(zhǔn)直光源單元包括積分球光源系統(tǒng)、星點(diǎn) 分劃板4以及準(zhǔn)直物鏡5 ;星點(diǎn)分劃板4設(shè)置在準(zhǔn)直物鏡5的焦平面上；積分球光源系統(tǒng)包 括依次緊密設(shè)置的光源1、電控可變光闌2以及積分球球體3,光源1安裝在電控可變光闌 2 一側(cè)的外壁上，電控可變光闌2另一側(cè)安裝在積分球球體3的球壁上，積分球球體3設(shè)置 在準(zhǔn)直物鏡5的焦平面后；電控可變光闌2和積分球球體3依次設(shè)置在光源1的出射光路 上，星點(diǎn)分劃板4、準(zhǔn)直物鏡5以及液晶光閥動(dòng)態(tài)光闌單元依次設(shè)置在積分球球體3的出射 光路上；控制單元15分別與光源1以及電控可變光闌2相連。本實(shí)用新型中的光源1可以 采用穩(wěn)定度高的鹵鎢燈光源。
[0029] 如圖1所示，本實(shí)用新型采用的液晶光閥動(dòng)態(tài)光闌單元包括液晶光閥6、與液晶光 閥6相連的液晶光閥控制電路以及用于調(diào)整液晶光閥6位置的二維平移調(diào)整單元；二維平 移調(diào)整單元包