[發明專利]動反射鏡激光瞄準裝置、動反射鏡靶面傳感器及其激光瞄準方法

有效

• 申請號: 201110108735.2
• 申請日: 2011-04-28
• 公開（公告）號: CN102193182A
• 公開（公告）日: 2011-09-21
• 發明（設計）人: 吳保林;張文生;史亞莉;郝銀星;李海鵬;董秋雷;王顥星;張正濤
• 申請（專利權）人: 中國科學院自動化研究所
• 主分類號: G02B23/12
• 分類號: G02B23/12;G02B26/08
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周國城

技術領域

本發明涉及到一種用于對多束激光進行瞄準操作的裝置，特別涉及一種動反射鏡激光瞄準裝置、動反射鏡靶面傳感器及其激光瞄準方法。

背景技術

引導多束激光進行精確瞄準的技術可應用于高端制造檢測工業領域，也可用于引導多束激光對微小目標的瞄準的其他特殊應用領域。在上述應用中，需要使用專用的激光瞄準裝置將數百路激光束同時引導到幾個毫米左右的指定目標區域內，進而由數百路激光束對目標進行燒蝕。通常，將引導激光瞄準目標靶的過程簡稱為束靶耦合過程，將由這種激光瞄準裝置形成的用于引導多束激光瞄準目標的專用傳感器稱為靶面傳感器。

傳統的靶面傳感器通過采用共軛反射形式避免了激光直接照射到目標靶上產生的變形和散射問題，在一定程度上解決了激光對目標靶的瞄準問題，使得束靶耦合精度得到一定程度的提高。但是對于數百路的激光束并行引導的打靶過程，該靶面傳感器卻存在著反饋光斑之間彼此混疊、相互干擾的缺陷，導致無法同時形成對每束入射激光的精確反饋。因此，只能采用單束激光依次引導打靶的方式來克服該缺陷。但是，這又存在引導過程耗時繁瑣的問題。并且，在長時間的引導過程中，由于激光束隨時間的漂移和系統自身的理化特性變化，使得原本已經瞄準的激光束隨著時間的推移，又偏離了目標靶。結果，為了提高瞄準精度而延長調節時間，而延長時間又加劇了設備漂移對精度的影響，導致整個束靶耦合過程顧此失彼，形成惡性循環。

因此，在束靶耦合問題上，傳統的靶面傳感器一直難以在精度和效率方面取得一個均衡。

此外，傳統的靶面傳感器只能獲取激光瞄準點的屏幕位置信息，而無法精確獲取激光入射的角度等空間信息，也無法控制激光在靶腔內部的分布，進而無法實現激光能量在靶腔內的分布優化。

發明內容

本發明的目的是提供一種動反射鏡激光瞄準裝置以及由該裝置構成的動反射鏡靶面傳感器，通過在所述動反射鏡激光瞄準裝置中提供一套動反射鏡系統驅動反射鏡進行小范圍高精度的平動，進而實現了激光對目標靶的快速精確瞄準，解決了光斑混疊現象，節約了瞄準時間，提高了打靶精度。

根據本發明的第一個方面，提供了一種動反射鏡激光瞄準裝置，所述裝置包括：圖像采集裝置，用于采集入射到其上的光線以形成圖像；動反射鏡，用于將多個激光器發射的激光反射到該圖像采集裝置上；透鏡，其設置在目標靶和所述圖像采集裝置之間，用于將該目標靶的圖像透射到所述圖像采集裝置上；其中，所述動反射鏡可沿著垂直于所述圖像采集裝置的方向相對于該圖像采集裝置作直線運動。

其中，通過一伺服驅動系統來驅動所述動反射鏡運動。

可選的，所述伺服驅動系統包括一伺服電機和一傳動裝置，所述傳動裝置將所述伺服電機輸出的旋轉運動轉化為直線運動，以控制所述動反射鏡沿直線運動。

可選的，所述伺服驅動系統包括一手動裝置和一傳動裝置，所述傳動裝置將所述手動裝置輸出的旋轉運動轉化為直線運動，以控制所述動反射鏡沿直線運動。

可選的，所述伺服驅動系統還可以采用磁致伸縮、壓電陶瓷、直線電機、氣動方式或液壓方式的其中之一來驅動所述動反射鏡的直線運動。

可選的，所述傳動裝置可以采用蝸輪蝸桿或傘齒輪對配合滾珠絲杠實現傳動，也可以采用楔形塊對實現傳動。

其中，所述動反射鏡可通過滑動裝置或滾動裝置作直線運動。

可選的，所述伺服驅動系統還包括長度傳感器，其用于檢測所述動反射鏡的運動位置并提供反饋信號，以實現對該動反射鏡的閉環控制。

根據本發明的第二個方面，還提供了一種動反射鏡靶面傳感器，該動反射鏡靶面傳感器包括：由前述動反射鏡激光瞄準裝置構成的第一激光瞄準裝置；由前述動反射鏡激光瞄準裝置構成的第二激光瞄準裝置，所述第一激光瞄準裝置和第二激光瞄準裝置以目標靶為中心對稱設置；中部視覺檢測系統，用于實現對目標靶的徑向調焦成像；差動調焦系統，用于實現對目標靶進行軸向調焦成像。

所述差動調焦系統具有一旋向相反的差動絲杠，用于控制所述第一激光瞄準裝置和第二激光瞄準裝置相對于所述目標靶的軸向調焦。

所述中部視覺檢測系統包括圖像采集裝置和透鏡。