[发明专利]角反射器指向精度测量设备及测试方法

说明书

技术领域

本发明属于光学检测领域，涉及一种角反射器指向精度测量设备及测试方法，尤其涉及一种针对远场面阵阵列角反射器指向精度同时精确测试的测量设备及测试方法。

背景技术

角反射器是一种具有定向反射特性的光学元件，普遍用于远程和超远程激光测距中，通过精密测定激光脉冲从地面观测点到装有角反射器卫星的往返时间间隔，从而计算出地面观测点至卫星的距离，也可用于其余的测距范畴。角反射器是一种高精度的三维光学元件，它的应用可以增大激光脉冲回波能量、增加仪器的测量距离、提高测距精度。由于远程激光测距使用条件较为苛刻，要求观测范围大，单个角反射器无法满足使用要求，因此，优化设计的角反射器阵列——远场角反射器便呼之欲出。

角反射器阵列是按照特定的排布方式组成的，其作用是为使用多站点测量需要并保证各测量站点的信号接收强度，同时尽可能地减少自身引入的测距误差。国际上木器的角反射器阵列有平面排布、球形排布等方式，针对低轨卫星，通常采用半球结构，而对于高轨卫星，一般只能采用平面布阵。平面不振又分为正六边形密接布阵和圆形平面布阵两种方式。角反射器的主要指标包括：视场角、回光效率、回光一致性、角度误差和指向精度等，一般阵列式远场角反射器其角度误差在加工过程中可以保证，各角锥视场角、回光效率等指标也可以精确测量，角锥阵列安装完成后，其第一表面法线方向代表的指向方向却不易测量。由于角锥具有一般光学元件没有的定向反射特性，导致对单个角锥第一表面法线方向的确定，测量时需要排除回光造成的影响。阵列式角反射器由于角锥较多，需要在装调过程中实时监测各角锥指向精度，这样才能保证整个角锥阵列参数的准确。小型化的阵列角反射器内部小角锥也有20个左右，如果使用一般的测试设备对指向精度进行测量，费时又费力，工作效率低下。那么， 急需发明一套可以对远场阵列式角反射器指向精度进行快速、精确测量的测试设备。这套设备的建立，对远场阵列角反射器的加工装调检测具有指导性意义。

发明内容

为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种测试结果准确可靠以及极大地提高了指向精度测试效率的角反射器指向精度测量设备及测试方法。

本发明的技术解决方案是：本发明提供了一种角反射器指向精度测量设备，其特殊之处在于：所述角反射器指向精度测量设备包括光源、平行光管、转台、瞄准系统以及用于实现光源能量输出的调节、用于平行光管焦面组件的切换以及用于瞄准系统采集图像的计算的处理系统；所述平行光管设置在光源的出射光路上；被测角反射器设置在平行光管出光口处并承载于转台上；所述瞄准系统设置经被测角反射器反射后的反射光所在光路上；所述处理系统分别与光源、平行光管、转台以及瞄准系统相连。

上述被测角反射器与平行光管所形成的准直光束之间的夹角是20°。

上述平行光管的口径以及瞄准系统的口径均略大于被测角反射器的口径。

上述瞄准系统包括标准光学镜头以及与标准光学镜头处于同一光路上的相机，所述标准光学镜头和相机依次设置在经被测角反射器反射后的反射光所在光路上；所述处理系统与相机相连。

上述标准光学镜头的焦距是300mm、口径是50mm透射式镜头，所述标准光学镜头的全视场畸变优于1‰。

上述相机是滨松ORCA-Flash2.8高速科学相机，所述相机的像元尺寸是3.63μm×3.63μm，所述相机的像素数是1920×1440。

基于如上所述的角反射器指向精度测量设备的测试方法，其特殊之处在于：所述测试方法包括以下步骤：

1)处理系统点亮光源，待光源稳定；

2)处理系统控制平行光管焦面组件转动选择合适大小的星点板；

3)处理系统控制转台转动带动被测角反射器转动，当角反射器表面法线与平行光管所形成的准直光束之间的夹角不高于20°时，在瞄准系统上观察到角反 射器反射的平行光管焦面星点像；

4)微量调整转台角度，直到在瞄准系统中查看角反射器全口径范围；

5)使用瞄准系统采集当前图像，处理系统根据采集图像，按照腐蚀轮廓灰度加权算法计算角反射器内部各个小角锥相互之间的方位、俯仰角度偏差。

本发明的优点是：