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技术文章
精密光学系统的“对齐艺术” | 多光轴平行性校准
点击次数:2277 发布时间:2025/5/21 9:45:43
在科学技术飞速发展的今天,各类光电观瞄技术在现代化武器的运用中日益普遍,多光轴瞄准结合了多光谱和多光轴的特点,使得武器系统能够在不同波段和不同方向上获取准确的目标信息,从而提高瞄准的精度和作战效能。 光电瞄具按原理可细分为白光瞄具、激光瞄具及红外瞄具等,它们共同构成了融合光学观察瞄准、激光回波接收及武器发射等功能的综合系统。此类系统高度集成,不仅集成了激光的发射与接收功能,还融合了可见光观察瞄准的能力,并确保了武器发射轴线的高精度对齐,形成了一个集多种技术于一体的复杂且高效的作战辅助平台。

图 1光电吊舱
在实际应用中,多光轴之间的一致性决定着产品瞄准的准确性,当此类产品在工作时受到震动、冲击等环境因素的影响时,会使得光轴的一致性受到损坏,从而导致后续使用瞄准的度降低。
当前用于该类产品的光轴平行性的检测方法有如下几种:
1) 投影靶板靶心标定方法:在被检测系统的远处放置靶板,被测设备发出的光束打到投影靶板上,待测产品间间距即为靶板上各光轴投影的距离。记录下各投影像之间的距离,然后移动靶板,以同样的方法再次测量投影像的距离,被检测设备的光轴之间平行性越好,则两次投影所形成像点距离的差异越小。
2)五棱镜法:激光光束打到一可绕竖轴转动的斜方棱镜上,经斜方棱镜后分别进入被测系统的两光轴方向上,经过被测系统出射的光束通过一个五棱镜将光路折转 90度,成像在位于焦平面上的PSD(二维位敏器)上,若PSD上光电与中心点重合,即表示该被测系统的光轴具有较好的一致性。
3) 大口径平行光管法:在平行光管焦平面处放置靶标,使用激光光源或者黑体光源照明,经由平行光管出射的平行光被待测设备多光轴接受后,查看待测设备在各自轴上的成像位置,若都与中心重合,则证明两轴具有较好的平行性。
投影靶板法和五棱镜法测试精度有限,且无法在有限空间内实现对真实场景下的观瞄模拟。针对传统方法的局限性,立鼎的自研的测试设备中基于大口径平行光管的便携式光轴检测仪,深度融合高精度光学设计与智能化检测算法,进一步提升了光轴平行性检测效率与精度。
以下图2便携式光轴检测仪为例,采用离轴抛物面反射镜作为主镜,平面反射镜作为次镜组成平行光管,目标靶位于光学系统组合焦面上,黑体及可见光源照明目标靶,将目标靶成像为无穷远可见/红外目标。同时配备激光能量计和CCD,用于对激光的能量进行监测和激光光轴检测。
实现激光、可见光及红外三光合一观瞄设备的光轴一致性检测,可以迅速、便捷的完成光轴平行度偏差的测试。

图 2便携式光轴检测仪剖面图
使用方法原理如下:

图 3CCD相机捕获激光光斑质心示意图
当认为红外光轴为基准光轴,则需使用被测产品红外相机观测目标靶,调整其位置使目标靶的中心与红外瞄标的十字线中心重合,这时红外光轴为基准光轴。再打开被测产品激光,其会打在CCD靶面上(如光轴偏差不大),通过CCD相机软件查看激光光斑质心与CCD默认十字线中心的偏差。软件自动解算光轴偏移量,调节激光发射方位使光斑质心与CCD默认十字线中心重合,即可完成激光发射光轴的调整。
✅ 高精度与便携性并存
采用轻量化金属材质与离轴反射光路设计,在保持大口径(可扩展)的同时,整机重量<20kg,完美适配野外、车间等复杂场景。
✅ 全自动智能分析
内置高灵敏度CMOS传感器与图像处理算法,实时解析光斑质心位置,高精度自动解算,消除人为误差。
✅ 宽光谱兼容性
配备多个分辨率靶,易更换,支持可见、红外、1064nm激光多波段检测,适配多类型光学设备,满足军工、激光加工、光通信等领域的严苛需求。
✅ 环境强适应性
采用抗振结构与温漂补偿技术,在-0℃~+50℃环境下仍能稳定工作,突破传统平行光管对恒温恒湿实验室的依赖。
✅ 可扩展功能
根据需求可扩展:激光单脉冲能量测试、红外MRTD性能退化,红外灵敏度评估等功能。
立鼎光电提供多种光电测试装备,包含多光谱多光轴测试装备、大口径平行光管、红外目标模拟器、光学零件表面瑕疵检测设备等,详情请咨询029-81870090。

图 4 多光谱多光轴测试系统

图 5 便携式光轴检测仪

图 6 大口径低像差光轴探测器
更多信息请联系西安立鼎光电
www.leadingoe.com
西安立鼎光电科技有限公司成立于2016年4月,是一家专业从事短波红外成像系统及光电测试装备的研发生产、系统集成、销售服务为一体的高新技术企业。公司专注于为客户提供从器部组件到全套光电系统产品的完整解决方案。近年来,公司研制的短波红外成像系统在激光光斑检测、半导体检测、激光通信、光谱成像、激光切割、生物医疗、天文观测、安防等领域得到了广泛的应用。多年来,根据用户需求研制的多款光电测试装备为用户产品的性能指标保证发挥了重要作用。
原创作者:西安立鼎光电科技有限公司






