轴对准
“轴对准”可能是光电计量学中含义最模糊的术语。许多人经常使用这个术语,但他们对它的理解各不相同,或者根本不知道其精确的定义。 Inframet经常接到客户要求提供能够对光电成像/激光系统进行轴对准的测试系统,却未提供任何关于具体操作要求的精确信息。此外,还有部分潜在客户要求提供能够自检其轴对准是否正确的测试系统。最后,还有客户希望能够检测测试系统平行光管相对于外部参考机械/光学模块的相对轴对准度。在所有这些情况下,典型的问题在于轴对准任务的定义都不够精确。此外,还存在客户在实际上并不需要的情况下,仍要求测试系统具备某些轴对准功能的情况。造成这种混淆的主要原因在于,在光电计量学中,“轴对准”这一术语被用于描述许多与该术语原始定义存在显著差异的操作。
根据传统定义,“轴对准”是指对机械瞄具进行的调整,以使枪械枪管与瞄具对齐。在光电计量学中,尚无关于“轴对准”的标准化定义。Inframet将“轴对准”定义为:将光电成像/激光系统的光轴与特定的参考光轴或机械轴对齐的过程。光电系统轴对准测试站应能够测量成像传感器光轴(由瞄准标记指示)、激光系统光轴(由激光束中心指示)与参考平台机械轴(枪管或机械基座)之间的夹角。
光电系统轴对准的目标取决于被测系统的类型(光电成像仪、光电/光学瞄准镜、激光测距仪、双目光电系统(双目望远镜或双目夜视设备)、多传感器光电监控系统、多传感器光电瞄准系统)以及制造阶段。
- 光学物镜的光轴应穿过成像传感器的中心,并与传感器表面垂直。对于变焦/步进光学物镜(如使用),无论何种放大倍率,都应满足这一条件。若满足此条件,则在对焦或改变视场时不会产生图像偏移。该条件适用于所有光电成像系统。
- 光电瞄准镜(热成像瞄准镜、夜视瞄准镜、光学瞄准镜)的光轴与参考机械轴(武器枪管)近似平行。其目的是使光电瞄准镜的光轴所指的点,恰好是枪管中弹丸将击中的点。该任务通常通过试射来完成。也可以使用插入待测武器枪管的小型圆柱形轴对准摄像机来完成。摄像机生成的图像上的瞄准标记即指示武器枪管的机械轴。
- 光电瞄准镜的光轴与参考机械平面垂直。当需要以可重复的方式将光电瞄准镜固定到更大的机械系统上时,通常会进行此项工作。可采用多种方法完成此任务,最常见的方法是利用固定在参考平面上的平面镜。
- 多传感器/融合式光电系统中所有成像/激光子系统的光轴均相互平行(与参考光轴同轴)。实际上,这意味着多传感器系统中所有成像器的瞄准标记均指向激光束将击中的目标(在无限远处)。该任务通常通过宽带图像投影仪配合对激光光敏感的成像传感器来完成。这种情况可被视为最困难的轴对准任务。
- 激光测距仪(LRF)的三个光学通道的光轴是平行的:瞄准通道、发射器和接收器。如果满足这一条件,则瞄准标记所指的位置即为发射器激光的入射点,此时接收器将接收到最大信号。
- 双通道光电系统(如单筒望远镜、双目夜视设备)的光轴是平行的。当人眼观察远距离目标时,两只眼睛应看到完全相同的图像。
上述轴对准校准任务实际上意味着测量光电系统的一系列角度对准误差,并尽可能将这些误差最小化。此外,还有一些与测试系统相关的轴对准校准任务:内部轴对准校准和外部轴对准校准。
内部轴对准基本上是定位测试站中的各组件(如平行光管、目标滑块/靶轮、辐射源、成像传感器),以确保轴对准测试站正常工作。该过程由测试站制造商完成,通常此类测试站的用户后续无需采取任何操作。外部轴对准基本上是测试站相对于被测光电系统的角定位。测试系统或搭载光电系统的平台会进行旋转,以保持恒定的角位置。
在测量常规监控型光电成像/激光系统的典型参数时,通常不需要进行外部轴对准校准。然而,在测试光电瞄准镜或多传感器光电制导系统时,保持被测光电系统相对于测试站处于相同的角位置至关重要。
Inframet生产的测试站能够完成上述所有轴对准任务。多传感器系统是轴对准中最困难的情况。因此,本网站商业部分中的“轴对准测试站”一词,特指用于多传感器光电系统轴对准及基础测试的测试站。双目夜视设备和激光测距仪的轴对准需使用独立的测试站进行。