[發明專利]傾斜接觸式激光陀螺自動調腔系統

無效

• 申請號: 201110006727.7
• 申請日: 2011-01-13
• 公開（公告）號: CN102168976A
• 公開（公告）日: 2011-08-31
• 發明（設計）人: 榮偉彬;馬立;何正峰;歐陽航空;孫立寧
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01C19/64
• 分類號: G01C19/64;H04N7/18;G01J1/16
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 岳泉清

技術領域

本發明涉及自動控制領域。

背景技術

激光陀螺是捷聯式慣性導航系統的理想器件，尤其在軍事領域，激光陀螺更占有舉足輕重的地位。而調腔是激光陀螺制造過程中的一個難點。調腔的精度不但直接關系到諧振腔能否產生激光，而且還直接影響著激光陀螺的各項性能指標。我國激光陀螺調腔裝配工藝較落后，長期以來主要采用人工方式。以人工方式進行調腔，對于操作者的經驗和技巧要求很高，勞動強度大，效率低下，且由于存在經驗、情緒等不確定因素，調腔質量不穩定，嚴重制約了產品產量的提高和質量的控制。現有調腔方式對激光光斑的位置和模式只能進行定性的估計，無法得到準確的定量描述；而在使用示波器測量激光模式損耗時，不僅操作過程繁瑣，而且采樣速率較低，頻譜曲線失真，無法正確反映各個模式的頻譜分布情況。

發明內容

本發明為了解決現有方法無法準確調腔的問題，以及使用示波器測量中所存在的操作過程繁瑣，采樣速率較低和頻譜曲線失真缺點，而提出了一種傾斜接觸式激光陀螺自動調腔系統。

傾斜接觸式激光陀螺自動調腔系統由傾斜接觸式調腔機構及其控制系統、圖像識別系統、損耗檢測系統和主控計算機組成；

傾斜接觸式調腔機構及其控制系統由運動控制系統和兩套三自由度傾斜接觸式機械手組成，所述的兩套三自由度傾斜接觸式機械手結構相同，分別用于諧振腔體上兩個工位球面鏡的調整；

圖像識別系統、用于捕捉諧振腔體的光闌和輸出光的光斑圖像，并將捕捉到的圖像發送給主控計算機；

損耗檢測系統、用于采集諧振腔體的輸出光，并轉換為電信號發送給主控計算機；

主控計算機、用于處理捕捉到的圖像，獲得光斑和光闌中心點坐標，計算得到光斑和光闌位置的偏差大小，作為運動控制系統的自動搜索的粗調參數；還用于處理電信號繪制出頻譜分布圖，計算得到損耗值的大小，作為運動控制系統的自動搜索的精調參數；

傾斜接觸式調腔機構及其控制系統、用于通過運動控制系統所接收到的粗調參數和精調參數分別控制兩套三自由度傾斜接觸式機械手的動作，所述的兩套三自由度傾斜接觸式機械手分別用于調整上兩個工位球面鏡在諧振腔體的光膠面上的位置。

本發明的自動調腔系統，以自動調腔機構代替人工操作，并對光斑位置進行直觀且準確的描述，將光斑位置偏差量化，同時提高激光模式損耗的采樣頻率，獲取高保真的頻譜曲線，實時反映各個模式下的頻譜分布情況。實現的技術方案是：采用兩套三自由度傾斜接觸式機械手調整兩球面鏡在諧振腔體的光膠面上的位置，定位精確、穩定；以圖像識別系統代替人眼識別獲得的光斑和光闌位置偏差，減小了人為誤差的影響，并給出偏差的定量描述，為調腔的粗調提供了參考；通過損耗檢測系統可以在調腔過程中獲得損耗值的大小，與使用示波器在調腔完成后測量相比，可以使諧振腔的損耗值更準確、更小；通過粗調、精調算法實現球面鏡位置的自動搜索，從面實現自動調腔，提高調腔的質量和效率。本發明專利技術指標：球面鏡位置調整分辨率：1um；位置調整范圍±5mm；光斑位置分辨率：10um；光損耗值：＜0.1％。

附圖說明

圖1為本發明的系統的結構示意圖；圖2為本發明的圖像識別系統的結構示意圖；圖3為本發明的損耗檢測系統的結構示意圖；圖4為光闌和光斑位置示意圖；圖5為損耗最小值點的搜索算法示意圖；圖6為光闌和光斑位置提取效果圖；圖7為激光損耗頻譜分布圖。

具體實施方式

具體實施方式一：結合圖1至圖7說明本實施方式，本實施方式傾斜接觸式激光陀螺自動調腔系統，用于調整兩個工位球面鏡在諧振腔體的光膠面上的位置；

它由傾斜接觸式調腔機構及其控制系統1、圖像識別系統2、損耗檢測系統3和主控計算機4組成；

傾斜接觸式調腔機構及其控制系統1由運動控制系統11和兩套三自由度傾斜接觸式機械手12組成，所述的兩套三自由度傾斜接觸式機械手12結構相同，分別用于諧振腔體上兩個工位球面鏡的調整；

圖像識別系統2、用于捕捉諧振腔體的光闌和輸出光的光斑圖像，并將捕捉到的圖像發送給主控計算機4；

損耗檢測系統3、用于采集諧振腔體的輸出光，并轉換為電信號發送給主控計算機4；

主控計算機4、用于處理捕捉到的圖像，獲得光斑和光闌中心點坐標，計算得到光斑和光闌位置偏差的大小，作為運動控制系統11的自動搜索的粗調參數；還用于處理電信號繪制出頻譜分布圖，計算得到損耗值的大小，作為運動控制系統11的自動搜索的精調參數；