数字化检测光学仪器中双光轴平行性的方法及其设备

摘要

本发明公开了一种数字化检测光学仪器双光轴平行性的方法及其设备，该方法包括平行光管出射的呈“十”字形图像的平行光经过分光装置分成两束严格平行的光，两束光分别射入被测光学仪器的左右目镜，从被测仪器目镜射出后，经过合像装置合成，生成一个含有两个“十”字形图样的图像，该合成的图像通过摄像头传给计算机进行处理。将两个图像的倾斜角度及两个十字图样的不重合度作为判断平行性的量化指标；对被测仪器所呈的图像进行倾斜校正后，将两个图像进行叠加，进一步判断被测仪器的两个光轴的平行性。由于采用上述方法，不仅减少工作量，而且还缩短了操作时间；出于通过计算机可以得到判断平行性的量化指标，故大大提高了检测及校正的精度。

权利要求

1.一种数字化检测光学仪器中双光轴平行性的方法，包括以下步骤：

a.将平行光管(1)射出的呈“十”字形图像的平行光经过分光装置(2)分成两束严格平行的光，并呈现两个横平竖直的原“十”字形图像(10)；

b.将两束呈现两个横平竖直的原“十”字形图像(10)的严格平行的光，射入被测光学仪器(3)的两个光筒中物镜，并从目镜射出呈现“十”字形图像(11)的光，射出后的两束光便呈现包含有被测仪器的两个光轴平行性信息的“十”字形图像(11)；

c.将被测光学仪器(3)射出的两个光轴平行性信息的“十”字形图像(11)的光，经过合像装置(4)合成一束含有两个“十”字形图像(11)的光；

d.摄像头(5)对该束含有两个“十”字形图像(11)的光采集后，传给计算机(6)；

e.计算机中所编制的检测程序计算出两个包含有被测光学仪器(3)的两个光轴平行性信息的“十”字形图像(11)相对横平竖直的原“十”字形图像(10)的倾斜角度，将该倾斜角度作为判断平行性双光轴相对像倾斜的量化指标；

f.对被测仪器所呈的两个“十”字形图像(11)进行倾斜校正后，将两个图像进行叠加，进一步判断被测仪器的两个光轴的平行性，当叠加后的两个图像完全重叠时，则平行；当不完全重叠时，则不平行。

2.实现权利要求1所述的数字化检测光学仪器双光轴平行性的方法所用的设备，其特征在于：该装置是由平行光管(1)、分光装置(2)、合像装置(4)、摄像头(5)、计算机(6)组成，所述的平行光管(1)设在分光装置(2)的一侧，分光装置(2)的另一侧设有合像装置(4)且其间留有用于放置被测光学仪器(3)的间隙，摄像头(5)设在合像装置(4)的旁边且与合像装置(4)的光出射口相对，摄像头(5)通过信号线与计算机(6)相连。

3.根据权利要求2所述的数字化检测光学仪器双光轴平行性的方法所用的设备，其特征在于：所述的分光装置(2)是由两个完全相同的斜方棱镜(7)组成，两个的斜方棱镜(7)并排放置。

4.根据权利要求2所述的数字化检测光学仪器双光轴平行性的方法所用的设备，其特征在于：所述的合像装置(4)，由平面反射镜(8)、合像棱镜(9)组成，两个平面反射镜(8)设在被测光学仪器的出射的两束光经过的位置，同时位于合像棱镜(9)的两侧且与合像棱镜(9)的侧面平行。

5.根据权利要求2所述的数字化检测光学仪器双光轴平行性的方法所用的设备，其特征在于：所述的合像装置(4)上设有保护玻璃(13)。

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学仪器的性能检测方法，具体是指一种对双镜筒的光学仪器的两个光轴的平行性进行检测的数字化检测光学仪器中双光轴平行性的方法及其设备。

背景技术

现有人工检测方式使用双光轴校正仪进行检测，其检测方法是：将待测仪器瞄准十字目标，调节视度转螺，看清目标，移动光轴仪使左镜筒对准十字目标，然后看右左镜筒的十字目标是否在矩型框内，如果在则表明指标符合要求，该方法只能是一种定性检查。由于该检测方法采用手工操作的方式，故投入的工作量大、操作的时间长、检测校正的精度低。

发明内容

为了克服上述之不足，本发明的目的在于提供一种省时省力、并能取得具体的双光轴平行性指标的量化数值以提高校正精度的数字化检测光学仪器中双光轴平行性的方法。
本发明的另一目的是提供一种实现上述方法所使用的设备。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种数字化检测光学仪器中双光轴平行性的方法，包括以下步骤：
a.将平行光管射出的呈“十”字形图像的平行光经过分光装置分成两束严格平行的光，并呈现两个横平竖直的原“十”字形图像。
b.将两束呈现两个横平竖直的原“十”字形图像的严格平行的光，射入被测光学仪器的两个光筒中物镜，并从目镜射出呈现“十”字形图像的光，射出后的两束光便呈现包含有被测仪器的两个光轴平行性信息的“十”字形图像。
c.将被测仪器射出的两个光轴平行性信息的“十”字形图像的光，经过合像装置合成一束含有两个“十”字形图像的光。
d.摄像头对该束含有两个“十”字形图像的光采集后，传给计算机。
e.计算机中所编制的检测程序计算出两个包含有被测仪器的两个光轴平行性信息的“十”字形图像相对横平竖直的原“十”字形图像的倾斜角度，将该倾斜角度作为判断平行性的量化指标。
f.对被测仪器所呈的两个“十”字形图像进行倾斜校正后，将两个图像进行叠加，进一步判断被测仪器的两个光轴的平行性，当叠加后的两个图像完全重叠时，则平行；当不完全重叠时，则不平行。
实现上述方法所使用的设备，是由平行光管、分光装置、合像装置、摄像头、计算机组成，所述的平行光管设在分光装置的一侧，分光装置的另一侧设有合像装置且其间留有用于放置被测光学仪器的间隙，摄像头设在合像装置的旁边且与合像装置的光出射口相对，摄像头通过信号线与计算机相连。
所述的分光装置是由两个完全相同的斜方棱镜组成，两个的斜方棱镜并排放置。其作用是把平行光管出射的平行光进行扩束，满足被测望远光学系统入射光的需要。
所述的合像装置，由平面反射镜、合像棱镜组成，两个平面反射镜设在被测光学仪器的出射的两束光经过的位置，同时位于合像棱镜的两侧且与合像棱镜的侧面平行，其作用是：使被测光学仪器的两个目镜的光路合在一起。
所述的合像装置上设有保护玻璃。
本发明的有益效果在于：由于采用上述方法，不仅减少工作量，而且还缩短了操作时间；由于通过计算机可以得到判断平行性的量化指标，故大大提高了检测及校正的精度。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
图1为本发明的所用设备的结构示意图；
图2为原“十”字形图像及被测仪器射出的“十”字形图像；
图3为两个倾斜校正后的“十”字形图像进行叠加的示意图。
图中：1、平行光管；2、分光装置；3、被测光学仪器；4、合像装置；5、摄像头；6、计算机；7、斜方棱镜；8、平面反射镜；9、合像棱镜；10、原“十”字形图像；11、“十”字形图像；13、保护玻璃；14、图像捕捉框；15、垂直竖条；16、中垂线；17、原“十”字形图像中的中垂线。

具体实施方式

如图1所示，一种数字化检测光学仪器中双光轴平行性的方法，包括以下步骤：
a.将平行光管1射出的呈“十”字形图像的平行光经过分光装置2分成两束严格平行的光，并呈现两个横平竖直的原“十”字形图像10。
b.将两束呈现两个横平竖直的原“十”字形图像10的严格平行的光，射入被测光学仪器3的两个光筒中物镜，并从目镜射出呈现“十”字形图像11的光，射出后的两束光便呈现包含有被测仪器的两个光轴平行性信息的“十”字形图像11。
c.将被测光学仪器3射出的两个光轴平行性信息的“十”字形图像11的光，经过合像装置合成一束含有两个“十”字形图像11的光。
d.摄像头对该束含有两个“十”字形图像11的光采集后，传给计算机6。
e.计算机中所编制的检测程序计算出两个包含有被测光学仪器3的两个光轴平行性信息的“十”字形图像11相对横平竖直的原“十”字形图像10的倾斜角度，将该倾斜角度作为判断平行性的量化指标。
f.对被测仪器所呈的两个“十”形图像11进行倾斜校正后，将两个图像进行叠加，进一步判断被测仪器的两个光轴的平行性，当叠加后的两个图像完全重叠时，则平行；当不完全重叠时，则不平行。
上述中的摄像头采用自动调焦CCD摄像头；检测程序是采用LabVIEW编写的；
实现上述方法所使用的设备，是由平行光管1、分光装置2、合像装置4、摄像头5、计算机6组成，所述的平行光管1设在分光装置2的一侧，分光装置2的另一侧设有合像装置4且其间留有用于放置被测光学仪器3的间隙，摄像头5设在合像装置4的旁边且与合像装置4的光出射口相对，摄像头5通过信号线与计算机6相连。
所述的分光装置2是由两个完全相同的斜方棱镜7组成，两个的斜方棱镜7并排放置。
所述的合像装置4，由平面反射镜8、合像棱镜9组成，两个平面反射镜8设在被测光学仪器的出射的两束光经过的位置，同时位于合像棱镜9的两侧且与合像棱镜9的侧面平行。
所述的合像装置4上设有保护玻璃13。
工作原理：数字化检测光学仪器中双光轴平行性的装置的工作原理是：平行光管出射的平行光(采用十字靶板)经过分光装置分成两束严格平行的光，分别进入被测仪器的两个望远光学系统的物镜，目镜的出射光包含了两个望远光学系统的性能信息，两束出射光经过合像装置合成一束光后进入自动调焦CCD摄像头，经过光电转换成视频信号，通过视频采集卡采集视频信号后，经过计算机上LabVIEW编写的检测程序进行图像处理，得出平行性判别结果。
检测程序原理：双光轴平行性检测程序的主要原理：直立物体(线段)，经系统成像后不再保持垂直的现象称为像倾斜。像倾斜可以分为两类：一类称绝对像倾斜，它是指单镜筒中物像与原物比较的结果；另一类称相对像倾斜，它是指双镜筒仪器中，左右两镜筒物像相互比较的结果。通常对像倾斜限制在1°以内。
采集到的图像如图2所示，左右两个目镜图像中有两个十字靶板图像，利用LabVIEW程序中Vision模块能够自动产生图像捕捉框14，捕捉到图像中靶板的垂直竖条15，产生两个靶板的中垂线15、中垂线16，并计算出两个中垂线相对原“十”字形图像中的中垂线17的倾角，作为平行性判别像倾斜的量化指标。
如图3所示，经过图像像倾斜校正以后，再进行水平和垂直方向的平行性检测，将左右两幅图像进行叠加，如果光轴保持严格的平行，两个靶板图像完全重叠，如果不平行，则水平或垂直方向上不完全重叠，判别算法为以统一的坐标原点计算叠加图像两个靶板的矩形面积S、S1，如果S＝S1则判别光轴保持平行。S＝X×Y；S1＝X1×Y1。