【摘要】：針對(duì)光電跟蹤儀的檢測(cè)需求及傳統(tǒng)檢測(cè)方法存在的不足,提出了一種創(chuàng)新的檢測(cè)思路,研制出小型便攜的檢測(cè)設(shè)備。闡述了檢測(cè)設(shè)備總體方案設(shè)計(jì)及技術(shù)指標(biāo)要求。采用基于離軸非球面的二次折疊光路、高精度二維運(yùn)動(dòng)靶標(biāo)機(jī)構(gòu)及雙波段可切換光源,實(shí)現(xiàn)了體積小、精度高的動(dòng)態(tài)目標(biāo)模擬器。采用工控機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器及MPS-010602數(shù)據(jù)采集卡,實(shí)現(xiàn)了對(duì)目標(biāo)模擬器的軌跡控制和對(duì)裝備信號(hào)的采集與處理。各項(xiàng)指標(biāo)通過(guò)了性能檢測(cè),取得了理想的應(yīng)用效果。
【圖文】：

木鄥范ㄎ灰約吧瓚ㄋ俁鵲墓旒?運(yùn)動(dòng)。根據(jù)對(duì)被測(cè)系統(tǒng)的分析，檢測(cè)設(shè)備的設(shè)計(jì)指標(biāo)有:1)目標(biāo)波段，分為可見(jiàn)光和紅外兩個(gè)波段;2)模擬目標(biāo)角度范圍為－15～+15密位;3)目標(biāo)定位精度不大于0．04°;4)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)角速度為0～50(°)/s;5)運(yùn)動(dòng)方式為二維獨(dú)立運(yùn)動(dòng)及合成運(yùn)動(dòng)。檢測(cè)設(shè)備包括動(dòng)態(tài)目標(biāo)模擬器和測(cè)控系統(tǒng)兩大部件。前者用于模擬無(wú)窮遠(yuǎn)處?kù)o止或運(yùn)動(dòng)靶標(biāo)，為光電跟蹤儀的電視成像系統(tǒng)或紅外成像系統(tǒng)提供測(cè)試目標(biāo);測(cè)控系統(tǒng)完成相關(guān)測(cè)試激勵(lì)的產(chǎn)生、輸出信號(hào)的采集、指標(biāo)參數(shù)的計(jì)算，并提供用戶交互操作界面�？傮w設(shè)計(jì)方案如圖1所示。圖1檢測(cè)設(shè)備總體設(shè)計(jì)方案Fig．1Theoveralldesignschemeoftestingequipment動(dòng)態(tài)目標(biāo)模擬器由光源、運(yùn)動(dòng)靶標(biāo)機(jī)構(gòu)、離軸反射式平行光管等組成，負(fù)責(zé)為被測(cè)系統(tǒng)提供一個(gè)可控的動(dòng)態(tài)靶標(biāo)。光源包括紅外和可見(jiàn)光兩個(gè)波段，滿足電視成像系統(tǒng)和紅外成像系統(tǒng)的探測(cè)需求。運(yùn)動(dòng)靶標(biāo)機(jī)構(gòu)精確控制靶標(biāo)光闌的二維運(yùn)動(dòng)，從而在光學(xué)系統(tǒng)的焦平面內(nèi)模擬一個(gè)目標(biāo)的二維運(yùn)動(dòng)軌跡。平行光管利用離軸拋物面反射鏡作為物鏡，使光源發(fā)出的光束經(jīng)兩次反射鏡后沿光軸射出，用于模擬無(wú)限遠(yuǎn)目標(biāo)。測(cè)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信號(hào)采集、運(yùn)動(dòng)控制、處理顯示等功能，根據(jù)測(cè)試需求自動(dòng)生成測(cè)試軌跡，驅(qū)動(dòng)靶標(biāo)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，精確模擬目標(biāo)的位置和軌跡，再由AD采集、視頻采集等單元實(shí)時(shí)采集被測(cè)裝備的輸出數(shù)據(jù)，獲取其工作狀態(tài)及各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)，最終由指標(biāo)算法來(lái)判定光電跟蹤儀的各項(xiàng)參數(shù)性能。2動(dòng)態(tài)目標(biāo)模擬器設(shè)計(jì)2．1平行光管設(shè)計(jì)平行光管是各類(lèi)光學(xué)儀器裝調(diào)常用的標(biāo)校設(shè)備，其作用是提供一個(gè)無(wú)限遠(yuǎn)的目標(biāo)并給出一束標(biāo)準(zhǔn)出射光，根據(jù)主鏡結(jié)構(gòu)可分為透射式和反射式兩種［6］。透射式的口徑難以做大，反射式不僅主鏡口徑可以做大、成像像質(zhì)好，而

儀器裝調(diào)常用的標(biāo)校設(shè)備，其作用是提供一個(gè)無(wú)限遠(yuǎn)的目標(biāo)并給出一束標(biāo)準(zhǔn)出射光，根據(jù)主鏡結(jié)構(gòu)可分為透射式和反射式兩種［6］。透射式的口徑難以做大，反射式不僅主鏡口徑可以做大、成像像質(zhì)好，而且由于反射成像無(wú)色差，可同時(shí)用于對(duì)可見(jiàn)光及紅外波段的檢測(cè)。離軸拋物面鏡反射式平行光管的中心區(qū)域沒(méi)有遮攔，相比卡塞格林平行光管，優(yōu)勢(shì)突出［7］。綜合考慮體積、重量等因素，本文采用離軸拋物面鏡作為主鏡，雙曲面凸鏡作為次鏡，光源發(fā)出的光束經(jīng)過(guò)次鏡反射到主鏡，再由主鏡二次反射輸出。二次折疊光路設(shè)計(jì)如圖2所示。圖2二次折疊光路Fig．2Structureofdoublefoldedlightroute采用二次折疊光路設(shè)計(jì)，有效利用了系統(tǒng)空間，壓縮了平行光管長(zhǎng)度。通過(guò)對(duì)主鏡與次鏡優(yōu)化組合來(lái)校正球差，，對(duì)主拋物面鏡頂點(diǎn)曲率半徑、主次鏡間距、次鏡高次系數(shù)等變量進(jìn)行微調(diào)來(lái)改善像質(zhì)。通過(guò)MTF曲線及點(diǎn)列圖分析發(fā)現(xiàn)，其調(diào)制傳遞函數(shù)已經(jīng)接近衍射極限，達(dá)到滿意的效果。但是由于采用了兩個(gè)反射鏡，而且兩鏡之間距離較短，增加了光學(xué)調(diào)試的難度。最終實(shí)現(xiàn)離軸拋物面鏡鏡面口徑120mm，視場(chǎng)1．1°，離軸量102．5mm，雙曲面凸鏡直徑77mm，離軸量22．5mm，焦距720mm。經(jīng)測(cè)試，該平行光管在點(diǎn)光源前后離焦100mm時(shí)均不擋光，出射光束截面基本保持圓形。在平行光管加工時(shí)，主鏡采用硬鋁(2A12-T4)材質(zhì)代替常規(guī)的K9玻璃，降低了光學(xué)系統(tǒng)的重量。另外對(duì)主鏡和次鏡進(jìn)行表面處理后鍍制銀反射膜，波段范圍為0．4～12μm，滿足了可見(jiàn)光和紅外波段的反射要求。2．2運(yùn)動(dòng)靶標(biāo)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)為模擬目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)，靶標(biāo)機(jī)構(gòu)采用X，Y二軸運(yùn)動(dòng)模式。對(duì)于一定口徑、焦距的平行光管，模擬目標(biāo)的控制精度及位移量取決于運(yùn)動(dòng)靶標(biāo)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。被測(cè)光電跟蹤儀可見(jiàn)光通道的跟蹤

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