[發(fā)明專利]雙光楔激光光束角度自動控制儀

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010207729.8
• 申請日: 2010-06-24
• 公開（公告）號: CN101881975A
• 公開（公告）日: 2010-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔣武根;呂戰(zhàn)強;萬華;謝勤偉;陳峰;張大慶;蔡亞;陳金業(yè);徐宏坤
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍總參謀部第六十研究所
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12;G02B27/00
• 代理公司: 南京君陶專利商標(biāo)代理有限公司 32215
• 代理人: 奚勝元

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明雙光楔激光光束角度自動控制儀涉及一種高精度雙光楔激光光束角度自動控制儀器，特別是一種應(yīng)用于激光實兵對抗系統(tǒng)中的光束調(diào)整裝置，其功能在二維方向上快速、準(zhǔn)確的調(diào)節(jié)出射激光的角度以達到精確瞄準(zhǔn)的目的。

背景技術(shù)

雙光楔在光學(xué)傳遞系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用。通過不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的光楔組合可得到不同的光束偏轉(zhuǎn)角，在光學(xué)傳輸過程中，有時需要實現(xiàn)在一定的視場角范圍內(nèi)光束偏轉(zhuǎn)，并實現(xiàn)精確的出射光斑定位，如在激光實兵對抗系統(tǒng)中，需要激光發(fā)射機光斑與瞄準(zhǔn)系統(tǒng)瞄準(zhǔn)點精確重合。這就需要通過精密機械系統(tǒng)以及電路控制系統(tǒng)來實現(xiàn)，而目前激光發(fā)射機及控制儀器無法實現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對上述不足之處提供一種雙光楔激光光束角度自動控制儀，是一種結(jié)構(gòu)簡單、高精度、高可靠性的激光光束角度自動校準(zhǔn)儀器。

本發(fā)明雙光楔激光光束角度自動控制儀是采取以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

雙光楔激光光束角度自動控制儀由激光發(fā)射部件、光楔調(diào)節(jié)部件、控制電路組成。激光發(fā)射部件包括激光源、凸透鏡和激光發(fā)射機鏡筒，激光源和凸透鏡安裝在激光發(fā)射鏡筒內(nèi)，將激光源產(chǎn)生的光線通過凸透鏡匯聚成平行光。所述激光源采用半導(dǎo)體激光器。光楔調(diào)節(jié)部件包括步進電機一、步進電機二、光楔齒輪一、光楔齒輪二、一級碼盤一、一級碼盤二、二級碼盤一、二級碼盤二、一級光耦一、一級光耦二、二極光耦一、二級光耦二、光楔鏡片一、光楔鏡片二、光楔齒輪基座、小齒輪一和小齒輪二。

光楔調(diào)節(jié)部件中：光楔鏡片一膠合在光楔齒輪一中心部，光楔齒輪一安裝在光楔齒輪基座內(nèi)，可繞中心轉(zhuǎn)動，由楔板限制其軸向位置；光楔齒輪一端面上安裝有一級碼盤一，通過一級光耦一反饋信號以確定光楔旋轉(zhuǎn)起始位；小齒輪一與光楔齒輪一嚙合，同時與步進電機一、二級碼盤一共軸裝配在一起，步進電機一帶動小齒輪一旋轉(zhuǎn)、同時驅(qū)動光楔齒輪一時，二級碼盤一通過二級光耦一反饋信號，以記錄光楔鏡片一旋轉(zhuǎn)的具體角度。

光楔鏡片二膠合在光楔齒輪二中心部，光楔齒輪二安裝在光楔齒輪基座內(nèi)，可繞中心轉(zhuǎn)動，由楔板限制其軸向位置；光楔齒輪二端面上安裝有一級碼盤二，通過一級光耦二反饋信號以確定光楔旋轉(zhuǎn)起始位；小齒輪二與光楔齒輪二嚙合，同時與步進電機二、二級碼盤二共軸裝配在一起，步進電機二帶動小齒輪二旋轉(zhuǎn)、同時驅(qū)動光楔齒輪二時，二級碼盤二通過二級光耦二反饋信號，以記錄光楔鏡片二旋轉(zhuǎn)的具體角度。

激光發(fā)射部件將激光源產(chǎn)生的光線通過準(zhǔn)直透鏡匯聚成平行光。光楔調(diào)節(jié)部件中：光楔鏡片膠合在光楔齒輪中心部，光楔齒輪安裝在光楔齒輪基座內(nèi)，可繞中心轉(zhuǎn)動，由楔板限制其軸向位置；光楔齒輪端面上安裝有一級碼盤，通過一級光耦反饋信號以確定光楔旋轉(zhuǎn)起始位；小齒輪與光楔齒輪嚙合，同時與步進電機、二級碼盤共軸裝配在一起，步進電機帶動小齒輪旋轉(zhuǎn)、同時驅(qū)動光楔齒輪時，二級碼盤通過二級光耦反饋信號，以記錄光楔鏡片旋轉(zhuǎn)的具體角度。

控制電路包括串口通訊電路、主控電路、4路反饋電路、調(diào)制電路、電機控制驅(qū)動電路。主控電路與串口通訊電路、4路反饋電路、調(diào)制電路連接，調(diào)制電路與電機控制驅(qū)動電路連接，用于信號的傳輸和反饋，調(diào)制電路采用SP3232E接收器，SP3232E在關(guān)斷模式下只需1uA的電源電流就可實現(xiàn)對外部信號的監(jiān)測；主控電路選用ST公司的Cortex-M3處理器作為核心控制芯片，為調(diào)制電路提供驅(qū)動信號，4路反饋電路分別與一級光耦一、一級光耦二、二極光耦一、二級光耦二相連，通過接受光耦信號，防止電機調(diào)節(jié)超出范圍；調(diào)制電路與電機控制電路相連，通過PWM實現(xiàn)電機緩慢加速、勻速控制、減速停止；電機控制電路分別與步進電機一、步進電機二相連，電機控制驅(qū)動電路采用L298N驅(qū)動芯片，每路控制信號都有過流保護功能。

工作原理：雙光楔激光光束角度自動控制儀工作時，控制電路中串口通訊電路得到彈道調(diào)整指令，主控電路根據(jù)彈道模型和光楔運行機構(gòu)特性計算電機需要運轉(zhuǎn)的方向和步數(shù)；調(diào)制電路控制電機運行的速度和力矩，實現(xiàn)點擊變速控制，減少失步概率，反饋電路控制機構(gòu)進行細微調(diào)節(jié)，最終實現(xiàn)彈道的精確模擬。

雙光楔激光光束角度自動控制儀工作時，激光發(fā)射部件將激光源產(chǎn)生的光線通過凸透鏡匯聚成平行光。光楔調(diào)節(jié)部件中：光楔鏡片膠合在光楔齒輪中心部，光楔齒輪安裝在光楔齒輪基座內(nèi)，可繞中心轉(zhuǎn)動，由楔板限制其軸向位置；光楔齒輪端面上安裝有一級碼盤，通過一級光耦反饋信號以確定光楔旋轉(zhuǎn)起始位；小齒輪與光楔齒輪嚙合，同時與步進電機、二級碼盤共軸裝配在一起，步進電機帶動小齒輪旋轉(zhuǎn)、同時驅(qū)動光楔齒輪時，二級碼盤通過二級光耦反饋信號，以記錄光楔鏡片旋轉(zhuǎn)的具體角度。