[發(fā)明專利]一種遠距離高精度的對中調試裝置及其調試方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711245950.0
• 申請日: 2017-11-30
• 公開（公告）號: CN108007394B
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發(fā)明（設計）人: 狄長安;宋煒;時巖;喬治旺;彭澎;孫強飛;周釔捷
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01B11/27
• 分類號: G01B11/27
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱沉雁

本發(fā)明公開了一種遠距離高精度的對中調試裝置及其調試方法，激光遠距離傳播后首先透過散射片發(fā)生漫反射形成散射場，再通過鏡頭成像對激光光束進行整形，形成光斑直徑小、無衍射條紋、能量均勻穩(wěn)定的圓形光斑。光斑位置檢測采用高精度二維光電位置傳感器PSD，光電流進過I/V轉換和放大后通過數(shù)據(jù)采集卡得到電壓信號，通過位置計算公式解算出光斑坐標信息，從而實現(xiàn)對中調試。本發(fā)明克服了激光遠距離照射出現(xiàn)大光斑、衍射光紋等致使檢測受限的問題，可直接實現(xiàn)激光光斑位置的高精度檢測，實現(xiàn)長達200m遠距離的對中調試。

技術領域

本發(fā)明屬于光電探測領域，具體涉及一種遠距離高精度對中調試裝置及其調試方法。

背景技術

激光光束遠距離過程中，隨著照射距離的增大，由于其自身散射和衍射現(xiàn)象的存在以及大氣擾動等環(huán)境因素的影響，將出現(xiàn)光斑直徑顯著增大，中心光斑周圍產(chǎn)生明顯的衍射光波，光斑不穩(wěn)定及能量分布不均勻等問題，這些問題給激光光斑遠距離位置的檢測帶來了困難，限制了激光光斑位置的檢測距離和精度。

中國專利200710303430.0公開了一種利用雙激光束在線監(jiān)測多個活動部件中心的方法及裝置，該方法由于沒有考慮遠距離下激光光束擴散帶來的影響，其檢測距離最大也僅有35米。

中國專利200420092325.9公開了一種激光光斑位置檢測器，該裝置檢測電路測定黑白攝像機視頻信號流從而獲得光斑位置信息，但是該方法存在采集速慢，檢測精度低，檢測距離受限等問題。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種遠距離高精度的對中調試裝置及其調試方法，解決了激光光束遠距離照射時光斑尺寸大且產(chǎn)生多級衍射環(huán)的問題，利用鏡頭成像原理對激光光束整形，減小了光斑直徑，增強了光斑質量，提高了光斑穩(wěn)定性，突破了PSD傳感器尺寸的制約，消除了背景光對PSD的影響，提高了PSD對光斑位置探測的精度，實現(xiàn)了遠距離高精度的對中調試。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術解決方案為：一種長距離高精度的對中調試裝置，包括激光平行管、三腳架、云臺、數(shù)據(jù)采集卡和上位機，激光平行管固定在云臺上，云臺固定在三腳架上，共光軸依次間隔設置激光平行管和鏡頭成像裝置，數(shù)據(jù)采集卡分別與鏡頭成像裝置和上位機連接。

所述鏡頭成像裝置包括壓環(huán)、散射片、鏡頭、PSD、長套筒和轉接件，轉接件圓柱形，其中心設有一個二階通孔，PSD固定在轉接件一端，鏡頭設置在轉接件另一端與所述二階通孔的直徑小的孔固連，轉接件固定在長套筒的一端，鏡頭位于長套筒內，散射片設置在長套筒的另一端，通過壓環(huán)壓緊；其中散射片位于激光平行管的出射光路，PSD與數(shù)據(jù)采集卡連接。

所述激光平行管和散射片之間的距離為0～200m。

一種基于長距離高精度的對中調試裝置的調試方法，步驟如下：

步驟1、搭建長距離高精度的對中調試裝置；

步驟2、調試長距離高精度的對中調試裝置；

步驟3、激光平行管發(fā)出的激光入射至散射片的前表面，激光光斑透過散射片發(fā)生漫反射，并在其后方形成激光散射場；

步驟4、經(jīng)過鏡頭進行聚焦和整形，在PSD的光敏面形成一個倒立縮小的實像；

步驟5、光斑照射后PSD產(chǎn)生光電流，經(jīng)過I/V轉換并放大后，通過線纜傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集卡，在上位機上處理并顯示出光斑的二維坐標位置。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，其顯著優(yōu)點在于：(1)利用鏡頭成像原理對激光光束整形，減小了光斑直徑，增強了光斑質量，提高了光斑穩(wěn)定性，突破了PSD傳感器尺寸的制約，消除了背景光對PSD的影響，提高了PSD對光斑位置探測的精度，實現(xiàn)了長距離高精度的對中調試；(2)平行激光管與三腳架和云臺集成為一體，提高了激光束水平調節(jié)的簡便性和安裝穩(wěn)定性。

附圖說明