[實用新型]一種光腔閉環調節裝置

有效

• 申請號: 201720309640.X
• 申請日: 2017-03-28
• 公開（公告）號: CN206757439U
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 武劍;郭文成;楊文喜;劉海勇;但勇軍
• 申請（專利權）人: 核工業理化工程研究院
• 主分類號: G05D25/02
• 分類號: G05D25/02
• 代理公司: 天津市宗欣專利商標代理有限公司12103
• 代理人: 王龑

技術領域

本實用新型屬于一種激光光路控制裝置，具體涉及一種光腔閉環調節裝置。

背景技術

傳統光腔光路反射系統在激光光路的控制方面，使用的是費時費力的開環人工調節，需要手動操作調節旋鈕進行反射鏡片水平、俯仰角度調節，這大大阻礙了光路反射系統工程化及智能化應用的實現。

激光在反射裝置中長距離傳輸時，激光光路會因為平震抖動、氣流擾動及自身漂移等原因發生偏移，無疑大大增大了開環人工調節的調節難度。

閉環調節已廣泛應用于工業制造、農業生產等各個領域。閉環調節以計算機代替人工，節省人力物力的同時，更有著穩定、準確、快速響應三個重要特點。

發明內容

本實用新型為解決現有技術存在的問題而提出，其目的是提供一種光腔閉環調節裝置及其調節方法。

本實用新型的技術方案是：一種光腔閉環調節裝置，包括工控機，所述工控機與步進電機控制器、攝像頭相連，所述步進電機控制器與鏡架反射裝置相連，所述攝像頭采集鏡架反射裝置中的光斑。

所述步進電機控制器包括連接并驅動步進電機的步進電機驅動模塊、實現計算機與控制箱的1比4通訊的RS232轉RS485模塊、對計算機發送過來的信號進行解碼分析并獲取相應的控制命令和控制參數控制步進電機運行的單片機主控模塊、供電用的電源模塊。

所述步進電機控制器通過步進電機對鏡架反射裝置的鏡片水平、俯仰角度調節。

根據上述的任意一種光腔閉環調節裝置的調節方法，包括以下步驟：

（ⅰ）開始。

（ⅱ）自動調節程序初始化

開辟內存并給攝像頭和步進電機通電。

（ⅲ）各連接通信是否成功

如果連接通信未成功，進入步驟（ⅳ）；如果連接通信成功，進入步驟（ⅴ）。

（ⅳ）檢查線路連接

檢查步驟（ⅲ）中通信未成功的線路連接。

（ⅴ）是否有電機正在運轉

如果有電機正在運轉，進入步驟（ⅵ）；如果沒有電機正在運轉，進入步驟（ⅶ）。

（ⅵ）停止正在運行的電機。

（ⅶ）圖像采集

采集程序調用接口程序的攝像頭，對鏡架反射裝置中的光斑進行采集。

（ⅷ）圖像預處理

對步驟（ⅶ）中采集的圖像進行預處理，獲得目標區域圖像數據并進行保存。

（ⅸ）圖像處理

對步驟（ⅷ）中目標區域圖像進行進一步圖像處理，獲得目標參數并進行保存。

（ⅹ）數據處理

計算各步進電機移動步長和方向，得到反饋控制信號。

（ⅹⅰ）運行電機

將（ⅹ）中的反饋控制信號傳輸到步進電機控制器，驅動電機。

（ⅹⅱ）電機是否全部停止

判斷電機是否全部停止，如果電機未全部停止，進入步驟（ⅹⅲ），如果電機全部停止，進入步驟（ⅹⅳ）。

（ⅹⅲ）等待全部電機停止。

（ⅹⅳ）是否暫停自動調節。

如果暫停自動調節進入步驟（ⅹⅴ），如果不暫停自動調節進入步驟（ⅶ）。

（ⅹⅴ）暫停。

所述步驟（ⅷ）中目標區域圖像數據指對連續采集的圖像進行固定時間間隔抽樣、鏡片識別處理并切割，從而準確提取出矩形鏡片圖像。

所述步驟（ⅸ）中目標參數指鏡片中心坐標和光斑中心坐標，目標參數通過提取出的鏡片圖像上先后進行單通道灰度圖轉化、閾值分割及形態學濾波、橢圓擬合獲得。

本實用新型中攝像頭以一定的采樣頻率拍攝采集鏡架反射裝置圖像傳入工控機，圖像在工控機中進行相應處理后，計算出鏡片上激光光斑的位置坐標與基準坐標之間函數關系，確定控制反射鏡片角度的步進電機移動方向及步長，再通過控制器進行實施，使光斑實時處于鏡片中心，從而實現閉環調節。

附圖說明

圖1 是本實用新型中調節裝置的連接示意圖；

圖2 是本實用新型中步進電機控制器的連接示意圖；

圖3 是本實用新型中調節裝置的原理圖；

圖4 是本實用新型中調節方法的方法流程圖

其中：

1工控機2步進電機控制器

3鏡架反射裝置4攝像頭

21 步進電機驅動模塊22 RS232轉RS485模塊

23 單片機主控模塊24 電源模塊。

具體實施方式

以下，參照附圖和實施例對本實用新型進行詳細說明：