旋转定标装置及其定标方法与流程

本发明属于精密测试计量技术领域，具体涉及一种旋转定标装置及其定标方法。

背景技术：

在航空、航天以及工业精密测试等领域，经常需要对方位角进行测量，精确的方位角测量结果对于后续的仪器调整和数据计算都起到至关重要的作用，目前的方位角测量方法要求待测目标与标杆仪处于同一水平面上。对于与标杆仪不在同一平面内的待测目标(即异面目标)或者距离地面一定高度的待测目标(即高度目标)，由于俯仰角度以及目标高度的存在，导致测量仪器的架设和人员操作都十分困难，因此待测目标与地理北向之间的方位夹角便难以进行测量。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种旋转定标装置及其定标方法，解决了现有的测量装置和方法无法对异面目标或者高度目标进行方位角测量的技术问题。

本发明的技术解决方案是：一种旋转定标装置，其特殊之处在于：包括与被测目标方位棱镜等高的偏振光方位测量单元和位于偏振光方位测量单元下方的方位接收定向单元；

所述偏振光方位测量单元包括自准直测量仪和偏振光发生器；所述自准直测量仪用于对被测目标方位棱镜进行准直测量，所述偏振光发生器用于向方位接收定向单元发射偏振光；

所述方位接收定向单元包括可调平的固定机构和位于固定机构上可水平旋转的转动机构；

所述转动机构上设置有偏振光接收器、瞄准器和光学对点器，所述偏振光接收器用于接收偏振光发生器发出的偏振光，所述瞄准器用于瞄准远处的标杆仪，所述光学对点器用于对准下方的北向地标点；

所述固定机构上设置有伺服跟踪器和光电编码器，所述伺服跟踪器用于跟踪偏振光接收器接收到的偏振光，所述光电编码器用于将偏振光的光学信息转化为角度数值信息。

进一步地，上述转动机构通过竖直设置的密珠轴系与固定机构相连，转动机构上还设置有与所述密珠轴系相适配的锁紧微动器，可以在完成调整后先进行锁止固定，然后再读取检测数值，防止读数和测算过程中出现变动。

进一步地，上述固定机构上还设置有用于显示角度数值信息的显示器。

进一步地，上述固定机构底部的设置调平脚螺，固定机构上还设置有调平指示水泡。

本发明还提供一种基于上述旋转定标装置的定标方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

1)自准直测量仪对被测目标方位棱镜进行准直测量，得到准直角s；

2)调整固定机构，使偏振光接收器接收偏振光发生器发出的偏振光，并使光学对点器对准下方的北向地标点，然后对固定机构进行调平；

3)调整转动机构，使瞄准器对准远处的标杆仪；

4)对光电编码器的检测数值置零；

5)调整转动机构，使伺服跟踪器对偏振光接收器接收到的偏振光跟踪到位，此时光电编码器输出偏振光跟踪角m；

6)输入北向地标点与标杆仪连线的大地方位角na；

7)计算得出被测目标方位棱镜的法线相对于地理北向的方位角为nl＝na+m+s+δ，其中δ是自准直测量仪光轴与偏振光发生器光轴的方位夹角以及偏振光接收器与瞄准器光轴的方位夹角之和。

进一步地，完成步骤3)中对转动机构的调整后，使用锁紧微动器对转动机构进行固定。

本发明的有益效果在于：本发明通过偏振光方位测量单元将异面目标或者高度目标的方位角信息转化为偏振光的光学信息，并由方位接收定向单元进行记录，然后通过旋转方位接收定向单元并跟踪偏振光，从而算出待测目标的方位角，检测结果准确而且操作方便。

附图说明

图1为本发明旋转定标装置的工作状态示意图。

图2为本发明较佳实施例的偏振光方位测量单元结构示意图。

图3为本发明较佳实施例的方位接收定向单元结构示意图。

其中，附图标记如下：1-被测目标方位棱镜，2-偏振光方位测量单元，3-方位接收定向单元，4-标杆仪，5-安装架，6-箱体，7-自准直测量仪，8-偏振光发生器，9-偏振光接收器，10-锁紧微动器，11-光电编码器，12-调平指示水泡，13-显示器，14-固定机构，15-瞄准器，16-转动机构，17-光学对点器，18-伺服跟踪器，19-密珠轴系，20-调平脚螺。

具体实施方式

参见图1，本发明提供了一种旋转定标装置，包括与被测目标方位棱镜1等高的偏振光方位测量单元2和位于偏振光方位测量单元2下方的方位接收定向单元3；方位接收定向单元3可以瞄准远方的标杆仪4。

如图2所示，在本发明旋转定标装置的较佳实施例中，偏振光方位测量单元2包括箱体6和箱体6顶部的安装架，箱体6内部设置有自准直测量仪7和偏振光发生器8。自准直测量仪7用于对被测目标方位棱镜1进行准直测量，偏振光发生器8用于向方位接收定向单元3发射偏振光。

如图3所示，在本发明旋转定标装置的较佳实施例中，方位接收定向单元3包括可调平的固定机构14和位于固定机构14上可水平旋转的转动机构16。转动机构16通过竖直设置的密珠轴系19与固定机构14相连，转动机构16上还设置有与密珠轴系19相适配的锁紧微动器10。固定机构14通过底部的调平脚螺20进行调平，固定机构14上还设置有调平指示水泡12。

转动机构16上设置有偏振光接收器9、瞄准器15和光学对点器17，偏振光接收器9用于接收偏振光发生器8发出的偏振光，瞄准器15用于瞄准远处的标杆仪4，光学对点器17用于对准下方的北向地标点。

固定机构14上设置有伺服跟踪器18和光电编码器11，伺服跟踪器18用于跟踪偏振光接收器9接收到的偏振光，光电编码器11用于将偏振光的光学信息转化为角度数值信息，并显示到显示器13上。

基于本发明旋转定标装置的定标方法，包括以下步骤：

1)自准直测量仪7对被测目标方位棱镜1进行准直测量，得到准直角s；

2)调整固定机构14，使偏振光接收器9接收偏振光发生器8发出的偏振光，并使光学对点器17对准下方的北向地标点，然后对固定机构14进行调平；

3)调整转动机构16，使瞄准器15对准远处的标杆仪4；使用锁紧微动器10对转动机构16进行固定；

4)将光电编码器11的检测数值置零；

5)松开锁紧微动器10，调整转动机构16，使伺服跟踪器18对偏振光接收器9接收到的偏振光跟踪到位，此时光电编码器11输出偏振光跟踪角m；

6)输入北向地标点与标杆仪连线的大地方位角na；

7)计算得出被测目标方位棱镜1的法线相对于地理北向的方位角为nl＝na+m+s+δ，其中δ是自准直测量仪光轴与偏振光发生器光轴的方位夹角以及偏振光接收器与瞄准器光轴的方位夹角之和。

技术特征：

技术总结
本发明属于精密测试计量技术领域，具体涉及一种旋转定标装置及其定标方法。该旋转定标装置包括与被测目标方位棱镜等高的偏振光方位测量单元和位于偏振光方位测量单元下方的方位接收定向单元；偏振光方位测量单元包括自准直测量仪和偏振光发生器；自准直测量仪用于对被测目标方位棱镜进行准直测量，偏振光发生器用于向方位接收定向单元发射偏振光；方位接收定向单元用于瞄准远方的标杆仪。本发明通过偏振光方位测量单元将异面目标或者高度目标的方位角信息转化为偏振光的光学信息，并由方位接收定向单元进行记录，然后通过旋转方位接收定向单元并跟踪偏振光，从而算出待测目标的方位角，检测结果准确而且操作方便。

技术研发人员：王卫峰;肖茂森;徐峰;陆卫国;蔡勇;刘爱敏;王致强
受保护的技术使用者：中国科学院西安光学精密机械研究所
技术研发日：2017.05.10
技术公布日：2017.09.19