红外热像仪零位及翻滚误差检测装置及方法与流程

1.本发明涉及光电技术领域，具体涉及一种红外热像仪零位测量装置及其检测方法。


背景技术：

2.红外热像仪结构复杂，光学性能要求较高。在多种环境条件下，由于长时间工作，运输，甚至反复装配过程中。其光轴由于结构变化，光学条件更改会发生变化偏移，如果偏差太大，将影响红外热像仪系统的瞄准性能。零位变化量作为评判红外热像仪结构与其光轴稳定性的关键指标，直接影响红外热像仪观瞄系统的光学对准精度。因此，在目前红外热像仪的质量检验评价体系中，零位变化量是重要的指标参数和评价依据。综上，发明一种红外热像仪可靠准确的零位变化量测试方法迫切且必要。
3.对于传统零位变化量测试方法，该方法利用红外准直仪模拟无穷远目标。使用自准仪和高精度二维转台，采用人工调整检测，完成观瞄系统环境实验前后的机械复位，保证视场中心的一致性，来测量环境试验前后热像仪光轴移动的偏差量，即零位变化量。对于此方法，由于红外热像仪产品在研制过程中均会使用各自对应的零位测试工装，但由于检测工装的加工和检测过程中产品二次安装，使其在一定程度上存在误差累积，因此在测试过程中无法确定零位变化量来自于客观人为主观因素造成的环境误差还是来自于红外热像仪自身误差。因此，为了保证红外热像仪产品在脱离测试工装以及其余环境因素造成的影响，保证实际零位变化量测试准确性。本方法提出使用光学棱镜辅助，图像软件精确计算的方法，在测试过程中分离了零位检测工装自身带来的零位变化量误差，避免了客观以及人为因素带来的误差累积，提高了零位光学检测方法的可靠性，提高了检测结果的准确性。


技术实现要素：

4.本发明目的是解决红外热像仪以及红外相机中零位变化量测试问题，目的为了解决在零位变化量测试中由于测试工装自身误差以及外部人为主观因素带来的影响。在测试中利用光学测试方法，利用图像软件辅助精确采集处理数据，从客观角度减少测试误差。本发明提供了一种精确高效只针对红外热像仪本身的零位误差测试方法。
5.红外热像仪零位及翻滚误差检测装置及方法，其特征在于：检测方法采用的装置由光电自准直仪、转台系统、棱镜系统、平行光管、面源辐射黑体靶轮系统，以及显示终端构成；面源辐射黑体靶轮系统由控制器和黑体靶标构成，平行光管与面源辐射黑体靶轮系统的控制器电连接；棱镜系统包括立方棱镜或五方棱镜；所述转台系统实现x或y轴360
°
旋转；转台系统上设置零位检测工装，立方棱镜或五方棱镜由紧固螺栓安装于零位检测工装内设置的方形凹槽上；光电自准直仪采集的测试数据通过显示终端进行显示；
检测方法包括以下步骤：步骤1，零位测试基准位置确定：检测装置在没有安装红外热像仪和棱镜系统下测试光路系统，红外平行光通过光路系统成像的中心位置为零位测试基准位置；步骤2，零位检测工装误差值测定：立方棱镜放置于零位检测工装方形凹槽内，红外平行光通过光路系统和立方棱镜成像，成像中心位置与零位测试基准位置数据偏差值为零位检测工装误差值；步骤3，零位检测工装误差调整归零：通过调整转台系统位置，使零位检测工装误差值归零，使光源中心位置为零位测试基准位置；步骤4，测试平台光路翻滚：立方棱镜替换为五棱镜，调整光电自准直仪位置，使其和零位检测工装夹角为90
°
，并使红外平行光成像于光源中心位置；步骤5，检测零位检测工装翻滚误差值：五棱镜替换为立方棱镜，红外平行光通过光路系统和立方棱镜成像，成像中心位置y方向与光源中心偏差值为零位检测工装与测试平台光路的翻滚误差值；步骤6，检测红外热像仪的零位及翻滚误差：将红外热像仪固定到零位检测工装上，红外平行光通过热像仪成像，红外热像仪的成像中心的偏差与零位检测工装误差比较、红外热像仪的图像翻滚偏差与零位检测工装翻滚误差比较，获得的差值数据为红外热像仪自身实际的零位以及翻滚误差。
6.所述立方棱镜及五方棱镜提供对测试空间坐标系的标定作用，测试通过立方棱镜的反馈数据得到测试工装的零位误差值及翻滚误差。五棱镜提供对入射光与出射光之间90
°
角的标定条件，因此进一步的提供自准直仪在翻滚测试中的基准标定功能。
7.所述转台系统提供对零位检测工装以及红外热像仪的固定调整作用，使被检测热像仪可以沿水平x以及俯仰y方向转动。
8.所述的测试方法中图像采用高分辨率图像采集卡，对热像仪接收红外光源后的视频进行实时采集，并建立像素空间相对坐标系，依据事先标定的坐标范围，提供零位变化量的实时数据，并通过显示终端进行显示。
9.本发明的测试方法通过光学检测方法，利用光电自准直仪、立方棱镜、五方棱镜提高了检测精度与测试结构的合理性，减少了测试人员目视对齐的主观人为因素的影响。该测试方法提供了对零位检测工装以及测试系统本身的误差检测方法，减少了设备装置误差的引入，剥离了除产品以外的误差，提供了对红外热像仪产品本身的检测与分析测试功能，对有效控制产品质量，提供了准确可靠的判别方法以及评价测试依据，满足了红外热像仪产品市场化发展的需要。
附图说明
10.图1为零位检测工装结构示意图。
11.图2为靶轮与自准直仪位置调试示意图。
12.图3为自准直仪与二维转台位置调试示意图。
13.图4 为自准直仪、零位检测工装、靶轮调试示意图。
14.图5 为零位检测工装y向测试示意图。
15.其中包括，光电自准直仪1、转台系统2、平行光管3、面源辐射黑体靶轮系统4、凹槽5、零位检测工装6、立方棱镜7、五方棱镜8、显示终端9、自准直仪十字靶心10、靶标十字靶心11、转台水平摇柄s12、转台俯仰摇柄s13、立方棱镜靶心14、五方棱镜靶心15、翻转靶心16。
具体实施方式
16.下面将结合本发明施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是该发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
17.实施例1：红外热像仪零位及翻滚误差检测装置，该检测装置包括光电自准直仪1、转台系统2、立方棱镜7、五方棱镜8、显示终端9、平行光管3、面源辐射黑体靶轮系统4。
18.面源辐射黑体靶轮系统4包括了控制器和黑体靶标；平行光管3与面源辐射黑体靶轮系统4的控制器电连接。
19.所述转台系统2上设置转台水平摇柄12、转台俯仰摇柄13，以调整转台系统2实现x或y轴360
°
旋转；转台系统2上设置零位检测工装6，立方棱镜7或五方棱镜8由紧固螺栓安装于零位检测工装6内设置的方形凹槽5上。
20.所述平行光管3由球面反射镜固定组、平面反射镜固定组、可更换靶板固定组三个组件构成。
21.光电自准直仪1采集的测试数据通过显示终端9进行显示。
22.红外热像仪零位及翻滚误差检测方法，检测步骤如下：步骤1，零位测试基准位置确定：将光电自准直仪1固定于平行光出射处，通过转台系统2调整光电自准直仪1方位，使得平行光管3与面源辐射黑体靶轮系统4模拟的无穷远处红外目标处于光电自准直仪1成像于中心位置，此时自准直仪十字靶心10位置为零位测试基准位置，如图2所示；所述的中心位置为自准直仪十字靶心10，零位测试基准位置为自准直仪十字靶心10与靶标十字靶心11重合的点；步骤2，零位检测工装误差值测定：将立方棱镜7放置于零位检测工装6方形凹槽5内，将立方棱镜7一端面紧靠方形凹槽5端面，此时通过光电自准直仪1观察无穷远处红外目标成像位置，通过与零位测试基准位置进行比较得到数据偏差值，此数据偏差值即为零位检测工装6与平行光管3模拟红外光源光轴的x、y方向零位误差值。
23.步骤3，零位检测工装误差调整归零：通过转台水平摇柄12、转台俯仰摇柄13调整零位检测工装6的x与y方向偏差值，使其立方棱镜靶心14与自准直仪十字靶心10重合，使其x与y方向零位偏差值归零，保证在进行下一阶段测试环节无该步骤误差带入，如图3所示。
24.步骤4，测试平台光路的翻滚：将零位检测工装6内立方棱镜7替换为五棱镜8，调整光电自准直仪1到与零位检测工装6夹角大约90
°
的位置，并通过光电自准直仪1在零位检测工装6侧面观察平行光管3模拟红外光源此刻在无穷远处的成像，并调整光电自准直仪1位置，使五方棱镜靶心15与自准直仪十字靶心10重合，使光电自准直仪1和零位检测工装6为
90
°
夹角，如图4所示。
25.步骤5，检测零位检测工装6翻滚误差值：将五棱镜8替换为立方棱镜7，将立方棱镜7一端端面紧靠方形凹槽端面，此时再通过光电自准直仪1观察无穷远处红外目标成像位置，此时翻转靶心16在y方向与自准直仪十字靶心10偏差值即为零位检测工装6与测试平台光路的翻滚误差值，如图5所示。
26.步骤6，检测红外热像仪的零位及翻滚误差：将红外热像仪固定到零位检测工装6上，观察此刻红外热像仪对于平行光管3模拟红外光源在无穷远处成像图像翻滚偏差；红外热像仪的成像中心的偏差与零位检测工装误差比较、红外热像仪的图像翻滚偏差与零位检测工装翻滚误差比较，获得的差值数据为红外热像仪自身实际的零位以及翻滚误差。
27.所述自准直仪十字靶心10是自准直仪连接显示器后在显示器上显示一个中心十字靶位，也就是整个图像的中心。靶标十字靶心11是面源黑体靶轮系统上的十字靶标映射到显示器上的图像。
28.以上所述，仅为本发明内容的具体实施方式，但本专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本专利揭露的技术范围内，根据本专利的技术方案及其专利构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本专利的保护范围之内。