一种可视化的光测设备参数调节实训系统及其使用方法

本发明涉及光测设备调参实训领域，特别是涉及一种可视化的光测设备参数调节实训系统及其使用方法。

背景技术：

1、光测设备在航天测控任务中主要用来测量空间目标运动特性、几何特性和物理特性。由于光测设备需要在不同的环境下跟踪测量例如飞机、火箭以及返回舱等高速移动目标的参数，就需要基于不同的光照条件、不同的目标大小、不同的作用距离等情况进行调光、调焦和变倍操作，这就离不开调光调焦变倍系统。而光测设备作为大型精密测量设备，价格昂贵，光学元件作为光学系统的一部分，完全封装在光学镜筒内，不可见，对于这部分理论知识的学习理解无法做到直观形象。

2、除了光学镜筒内元件不可视以外，不便于学习原因还在于光测设备调光的调光调焦变倍方式不止一种，这不利于学员对于各种调光调焦变倍方式的比较、归纳与理解掌握。另外，调光调焦变倍系统中通常通过高精密的步进电动机来驱动调光调焦变倍系统中光学元件的移动，但实际装备只能看到调光调焦变倍调节效果，无法精确控制调光调焦变倍系统中光学元件的位移量，从而无法学员学习验证调光调焦变倍系统中光学元件的位移量与调光调焦变倍指标参数之间的关系，不利于学员理解掌握航天光测设备调光调焦变倍原理。因此，开发一套针对教学训练的可视化的光测设备参数调节实训系统就显得尤为重要。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种可视化的光测设备参数调节实训系统及其使用方法，有利于学员理解掌握航天光测设备调光调焦变倍原理。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一方面，本发明提供了一种可视化的光测设备参数调节实训系统，包括：机械结构安装平台以及依次安装在机械结构安装平台上的物镜组、参数调节执行模块、参数调节控制模块、彩色相机和人机交互装置；人机交互装置中安装有教学训练软件。

4、教学训练软件，用于向学员提供人机交互界面，通过人机交互界面获取学员输入的参数调节需求，并根据参数调节需求生成参数调节指令，将参数调节指令发送给参数调节控制模块。

5、参数调节控制模块，用于根据参数调节指令，控制参数调节执行模块，改变光测设备成像参数；光测设备成像参数至少包括成像光通量、成像焦深和成像焦距中的任一项。

6、彩色相机，用于搭配物镜组，根据改变后的光测设备成像参数进行成像，并将成像结果通过教学训练软件展示给学员，使学员掌握改变光测设备成像参数对成像结果的影响。

7、可选地，参数调节执行模块包括调光模组、调焦模组和变倍模组中任一项或多项的组合。

8、调光模组包括成像光通量调节模块和调光步进电动机组，调光步进电动机组至少包括一步进电动机。

9、调焦模组包括成像焦深调节模块和调焦步进电动机组，调焦步进电动机组至少包括一步进电动机。

10、变倍模组包括成像焦距调节模块和变倍步进电动机组，变倍步进电动机组至少包括一步进电动机。

11、调光步进电动机组、调焦步进电动机组、变倍步进电动机组均与参数调节控制模块电连接。

12、可选地，参数调节需求包括电动机位移向量和各步进电动机的运转方向；电动机位移向量包括各步进电动机的位移直线距离或各步进电动机的位移角度；参数调节需求为学员根据光测设备调节需求所分析得到的数据；参数调节指令包括各步进电动机的控制脉冲数量和各步进电动机的通电相序。

13、可选地，成像光通量调节模块包括光阑、滤光片轮和中性变密度盘组中任一项或多项的组合。

14、成像光通量调节模块包括光阑时，调光步进电动机组包括光阑步进电动机；光阑步进电动机与参数调节控制模块电连接，光阑步进电动机用于根据步进电动机的控制脉冲数量和步进电动机的通电相序，转动光阑。

15、成像光通量调节模块包括滤光片轮时，调光步进电动机组包括滤光片轮步进电动机；滤光片轮步进电动机与参数调节控制模块电连接，滤光片轮步进电动机用于根据步进电动机的控制脉冲数量和步进电动机的通电相序，转动滤光片轮。

16、成像光通量调节模块包括中性变密度盘组时，调光步进电动机组包括第一中性变密度盘步进电动机和第二中性变密度盘步进电动机；中性变密度盘组包括第一中性密度盘和第二中性密度盘；第一中性变密度盘步进电动机与参数调节控制模块电连接，第一中性密度盘步进电动机用于根据步进电动机的控制脉冲数量和步进电动机的通电相序，转动第一中性密度盘；第二中性变密度盘步进电动机与参数调节控制模块电连接，第二中性密度盘步进电动机用于根据步进电动机的控制脉冲数量和步进电动机的通电相序，转动第二中性密度盘。

17、可选地，成像焦距调节模块包括依次设置在机械结构安装平台上的前固定组、变倍组、补偿组和后固定组；变倍步进电动机组包括变倍组步进电动机和补偿组步进电动机。

18、变倍组步进电动机与参数调节控制模块电连接，变倍组步进电动机用于根据步进电动机的控制脉冲数量和步进电动机的通电相序，移动变倍组；补偿组步进电动机与参数调节控制模块电连接，补偿组步进电动机用于根据步进电动机的控制脉冲数量和步进电动机的通电相序，移动补偿组。

19、可选地，成像焦深调节模块包括调焦镜头组；调焦步进电动机组包括调焦镜头组步进电动机；调焦镜头组步进电动机用于根据步进电动机的控制脉冲数量和步进电动机的通电相序，移动调焦镜头组。

20、另一方面，本发明提供了一种可视化的光测设备参数调节实训系统的使用方法，应用于如前文所述的一种可视化的光测设备参数调节实训系统，该使用方法包括以下步骤：

21、获取学员输入的参数调节需求。

22、根据学员输入的所述参数调节需求，生成参数调节指令。

23、根据所述参数调节指令，控制参数调节执行模块，以改变光测设备成像参数；所述光测设备成像参数至少包括成像光通量、成像焦深和成像焦距中的任一项。

24、根据改变后的光测设备成像参数进行成像，得到成像结果。

25、将所述成像结果展示给学员，以使学员掌握改变光测设备成像参数对成像结果的影响。

26、可选地，所述参数调节需求包括电动机位移向量和各步进电动机的运转方向；所述电动机位移向量包括各步进电动机的位移直线距离或各步进电动机的位移角度；所述参数调节需求为学员根据光测设备调节需求所分析得到的数据。

27、可选地，所述参数调节指令包括各步进电动机的控制脉冲数量和各步进电动机的通电相序；根据学员输入的所述参数调节需求，生成参数调节指令，具体包括：

28、根据电动机位移向量和各步进电动机的步距精度，确定各步进电动机的控制脉冲数量。

29、根据各步进电动机的运转方向，确定各步进电动机的通电相序。

30、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

31、本发明提供了一种可视化的光测设备参数调节实训系统及其使用方法，系统包括物镜组、参数调节执行模块、参数调节控制模块、彩色相机和人机交互装置，各部件依次安装在机械结构安装平台上，通过人机交互界面获取学员输入的参数调节需求，并根据参数调节需求生成参数调节指令，控制参数调节执行模块改变光测设备成像参数，在根据改变后的光测设备成像参数进行成像后，再通过人机交互界面展示给学员，可以使得学员更好研究并掌握光测设备成像参数调节对最终成像的影响及原理。本发明方案根据光测设备参数调节教学需求，设计了一种可视化的光测设备参数调节实训系统，具备根据参数调节需求精准执行的功能，能够帮助岗位学员学习及验证光测设备系统中调节其中各光学元件的位移量与成像光通量、成像焦深和成像焦距之间的关系，从而更好地理解掌握航天光测设备参数调节的原理。