一种电视红外共光路装调与光轴检测方法与流程

本发明涉及红外共光路，具体为一种电视红外共光路装调与光轴检测方法。

背景技术：

1、红外共光路是一种光学系统设计技术，它能让红外光与其他特定光谱共享同一光路，从而被同一个或多个探测器接收，这种技术旨在解决传统双波段光学系统结构复杂的问题，实现多波段的同时检测。

2、在红外共光路的运用上，可以用于设计红外目标模拟器的辐照度测量系统，将光能量集中到探测器上，也同样可用于电视红外共光路系统，通过变倍镜组切换大、小视场，现有的，针对电视与红外共光路系统的光轴一致性检测与装调方法主要有以下三种方式：

3、

4、因此，对于共光路结构，现有方法通常装调周期长、操作复杂，在批量生产装调和现场维修保障中，需要缩短装调周期、降低操作难度、提高装调精度的可重复性，因此，亟需一种电视红外共光路装调与光轴检测方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种电视红外共光路装调与光轴检测方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种电视红外共光路装调与光轴检测方法，包括以下步骤：s1、共光路基准建立：将待装调的电视红外共光路光学系统安装于调整平台上，在共光路光学系统的物镜前端光路中设置一基准靶标，所述基准靶标带有可见光与红外均可辨识的图案标记，确保该基准靶标与共光路光学系统的机械基准面之间具有预设的几何关系，所述可见光背光照明与红外热辐射采用时序交替控制方式，在电视通道成像时段开启可见光led光源并关闭红外热辐射源，在红外通道成像时段关闭可见光led光源并开启红外热辐射源，以避免光谱间的相互干扰，同时利用基准靶标的物理位置不变性保证两通道测量基准的一致性；

3、s2、分光路径配置：在共光路光学系统的光路中配置宽光谱分光组件，该宽光谱分光组件位于共光路物镜的出瞳位置，使入射光束分光为可见光波段路径和红外波段路径，分别对应于电视探测通道和红外探测通道；

4、s3、第一通道偏差检测：以基准靶标为检测基准，利用共光路光学系统中已初步固定的第一探测通道对基准靶标进行成像，获取第一探测通道的靶标图像，通过图像处理提取靶标图案中心在探测像面上的坐标位置，与第一探测通道的理论光轴位置进行比对，计算得到第一探测通道的光轴偏差矢量；

5、s4、装调执行与偏差反馈：根据第一通道偏差矢量驱动第一探测通道的精密调整机构进行光轴修正，在调整过程中实时计算光轴偏差矢量并实时驱动精密调整机构，同时持续获取第一通道的靶标图像，形成闭环反馈控制，直至第一探测通道的光轴偏差矢量小于预设阈值，完成第一通道的装调锁定；

6、s5、第二通道互参检测：在第一探测通道完成装调后，保持第一探测通道光轴为检测基准，利用第二探测通道对同一基准靶标进行成像，获取第二探测通道的靶标图像，通过图像处理提取靶标图案中心在第二探测通道像面上的坐标位置，计算第二探测通道光轴相对于第一探测通道基准光轴的光轴偏差矢量；

7、s6、第二通道修正与全系统验证：所述步骤s5测得的光轴偏差矢量，驱动第二探测通道的精密调整机构进行修正，同时在修正过程中交替通过第一探测通道和第二探测通道对基准靶标成像比对，直至两通道的光轴偏差矢量均小于预设阈值；最后将两通道同步对基准靶标进行双光谱成像验证，确认两通道光轴一致性满足要求；

8、s7、光轴一致性定量检测：在全系统装调完成后，利用同一基准靶标和共光路光学系统的分光组件，分别获取电视通道与红外通道在不同视场位置的多组靶标图像数据，通过图像配准算法计算得到各视场位置的光轴偏差量，生成全视场光轴一致性检测报告。

9、优选的，所述基准靶标采用金属基底镂空十字结构，靶标背面配置可见光led光源和红外热辐射源，可见光led光源提供可见光背光照明以使电视通道成像，红外热辐射源使靶标图案与周围环境产生温差以使红外通道成像，从而实现同一物理靶标在电视和红外通道中的同步可辨识。

10、优选的，所述时序交替控制中，电视通道成像时段与红外通道成像时段之间设有消隐间隔，且两通道的曝光时序与图像采集信号同步，以保证相邻通道间无光谱泄露。

11、优选的，所述宽光谱分光组件包括分光棱镜，其分光表面镀制有兼具可见光透射的宽光谱分光膜系，分光膜系的分光比在工作波段范围内保持均衡，以实现电视通道与红外通道之间光能分配的优化。

12、优选的，所述第一探测通道为电视探测通道，所述第二探测通道为红外探测通道。

13、优选的，所述精密调整机构包括至少三个自由度方向的微动调节组件，每个自由度方向均配置有差动螺纹调节结构，且配有位置反馈传感器，以实现对探测通道光轴方向的微米级精密调节。

14、优选的，所述步骤s7中全视场光轴一致性检测包括：通过电动转台带动共光路光学系统在方位和俯仰方向按照预设步进角度旋转，在每个采样位置分别采集电视通道和红外通道的基准靶标图像，逐点计算两通道的光轴偏差量，绘制全视场光轴一致性分布曲线，并提取最大偏差值、均方根偏差值作为最终检测指标。

15、优选的，所述方法还包括步骤s8：光轴稳定性实时监测，即在共光路光学系统完成装调并锁定后，通过分光组件实时采集基准靶标在电视通道和红外通道的成像位置，监测因温度变化、振动等环境因素导致的光轴漂移，并输出光轴偏差预警信号。

16、优选的，所述电视红外共光路装调与光轴检测方法适用于包含以下光学制导装备的装调、检测与维修保障：电视红外复合导引头、光电吊舱、机载光电瞄准系统、车载光电跟踪设备、舰载光电火控系统。

17、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

18、第一、本发明，装调过程中使用的基准靶标同时也是最终光轴检测的基准，消除了传统方法中装调用一个靶标、检测用另一个平行光管带来的基准不一致误差，通过图像处理实时计算偏差并驱动调整机构，且装调一致性大幅提高，能够输出光轴偏差的空间分布图，为光学设计缺陷诊断和装调工艺改进提供可视化依据，无需大型平行光管和暗室环境，可在普通车间或外场条件下完成装调与检测。

19、第二、本发明，能够在装备服役期间自动监测光轴漂移，帮助判断光学系统的可靠性寿命，避免因光轴失准导致的制导失效事故，当光轴偏差超过预警阈值时自动报警，提示维修人员及时进行校准，避免被动式故障维修带来的任务中断，记录的漂移曲线可用于分析温度、振动等环境因素对光轴稳定性的影响规律，为后续改进设计提供数据支持，通过实时监测延长了装备的大修周期，减少了非必要的拆装和校准工作，尤其适用于舰载、机载等难以频繁维护的平台。

1.一种电视红外共光路装调与光轴检测方法，其特征在于：包括以下步骤：s1、共光路基准建立：将待装调的电视红外共光路光学系统安装于调整平台上，在共光路光学系统的物镜前端光路中设置一基准靶标，所述基准靶标带有可见光与红外均可辨识的图案标记，确保该基准靶标与共光路光学系统的机械基准面之间具有预设的几何关系，所述可见光背光照明与红外热辐射采用时序交替控制方式，在电视通道成像时段开启可见光led光源并关闭红外热辐射源，在红外通道成像时段关闭可见光led光源并开启红外热辐射源，以避免光谱间的相互干扰，同时利用基准靶标的物理位置不变性保证两通道测量基准的一致性；

2.根据权利要求1所述的一种电视红外共光路装调与光轴检测方法，其特征在于：所述基准靶标采用金属基底镂空十字结构，靶标背面配置可见光led光源和红外热辐射源，可见光led光源提供可见光背光照明以使电视通道成像，红外热辐射源使靶标图案与周围环境产生温差以使红外通道成像，从而实现同一物理靶标在电视和红外通道中的同步可辨识。

3.根据权利要求1所述的一种电视红外共光路装调与光轴检测方法，其特征在于：所述时序交替控制中，电视通道成像时段与红外通道成像时段之间设有消隐间隔，且两通道的曝光时序与图像采集信号同步，以保证相邻通道间无光谱泄露。

4.根据权利要求1所述的一种电视红外共光路装调与光轴检测方法，其特征在于：所述宽光谱分光组件包括分光棱镜，其分光表面镀制有兼具可见光透射的宽光谱分光膜系，分光膜系的分光比在工作波段范围内保持均衡，以实现电视通道与红外通道之间光能分配的优化。

5.根据权利要求1所述的一种电视红外共光路装调与光轴检测方法，其特征在于：所述第一探测通道为电视探测通道，所述第二探测通道为红外探测通道。

6.根据权利要求1所述的一种电视红外共光路装调与光轴检测方法，其特征在于：所述精密调整机构包括至少三个自由度方向的微动调节组件，每个自由度方向均配置有差动螺纹调节结构，且配有位置反馈传感器，以实现对探测通道光轴方向的微米级精密调节。

7.根据权利要求1所述的一种电视红外共光路装调与光轴检测方法，其特征在于：所述步骤s7中全视场光轴一致性检测包括：通过电动转台带动共光路光学系统在方位和俯仰方向按照预设步进角度旋转，在每个采样位置分别采集电视通道和红外通道的基准靶标图像，逐点计算两通道的光轴偏差量，绘制全视场光轴一致性分布曲线，并提取最大偏差值、均方根偏差值作为最终检测指标。

8.根据权利要求1所述的一种电视红外共光路装调与光轴检测方法，其特征在于：所述方法还包括步骤s8：光轴稳定性实时监测，即在共光路光学系统完成装调并锁定后，通过分光组件实时采集基准靶标在电视通道和红外通道的成像位置，监测因温度变化、振动等环境因素导致的光轴漂移，并输出光轴偏差预警信号。

9.根据权利要求1所述的一种电视红外共光路装调与光轴检测方法，其特征在于：所述电视红外共光路装调与光轴检测方法适用于包含以下光学制导装备的装调、检测与维修保障：电视红外复合导引头、光电吊舱、机载光电瞄准系统、车载光电跟踪设备、舰载光电火控系统。