雙反饋高精度光束瞄準的控制方法

2023-05-07 17:18:11 3

專利名稱：雙反饋高精度光束瞄準的控制方法
技術領域：
本發明涉及的是雷射控制技術領域，具體是一種雙反饋高精度光束瞄準的控制方法。
背景技術：
現有的雷射光束瞄準控制方法中，多採用壓電陶瓷驅動光學反射鏡來改變光束的出射方向，其閉環控制的反饋單元為微位移傳感器。由於光學反射鏡面不是一個理想的剛體，在壓電陶瓷伸縮力驅動下會發生形變，進而影響光束的偏轉方向。在光束瞄準控制方法中，位移傳感器只能測量壓電陶瓷的伸縮量，無法測量光學反射鏡面的實際偏轉量。可見，光學反射鏡面形變是影響瞄準控制精度的不確定因素，僅通過位移傳感器一級反饋控制難以實現高精度光束控制。

發明內容
本發明的目的是提供一種雙反饋高精度光束瞄準的控制方法。本發明可解決因二維偏轉鏡的反射鏡面形變而影響控制雷射光束反射角度的精度問題。它的控制步驟是在計算機中設定雷射光束的二維偏轉角度值Az、El 001；計算機根據二維偏轉角度值Az、El與二維偏轉鏡中的位移傳感器的輸出值，對二維偏轉鏡中的壓電陶瓷的二維偏轉驅動電壓進行一級反饋誤差修正002；計算機計算出雷射光束在CCD攝像機上的二維坐標XC、YC的值003；計算機根據二維坐標值XC、YC，計算出實際二維偏轉角度ψh、ψv的值004；計算機將實際二維偏轉角度值ψh、ψv與設定二維偏轉角度值Az、El進行比較後，對二維偏轉鏡中的壓電陶瓷的二維偏轉驅動電壓進行二級反饋誤差修正005；完成006。本發明能高精度的監測出二維偏轉鏡反射輸出光束的偏轉角度，對二維偏轉鏡進行實時反饋控制，其控制誤差≤0.5μrad，並具有步驟簡單、易於推廣的優點。


圖1是本發明的控制步驟流程示意圖，圖2是具體實施方式
的結構示意圖。
具體實施例方式結合圖1、圖2說明本實施方式，它的控制步驟是在計算機中設定雷射光束的二維偏轉角度值Az、El 001；計算機根據二維偏轉角度值Az、El與二維偏轉鏡中的位移傳感器的輸出值，對二維偏轉鏡中的壓電陶瓷的二維偏轉驅動電壓進行一級反饋誤差修正002；雷射器輸出的雷射光束經偏轉鏡反射到分束鏡的輸入端中，一部分光束經分束鏡反射輸出，另一部分光束透過分束鏡入射到CCD攝像機的輸入端中；計算機計算出雷射光束在CCD攝像機上的二維坐標XC、YC的值003；計算機根據二維坐標值XC、YC，計算出實際二維偏轉角度ψh、ψv的值004；計算機將實際二維偏轉角度值ψh、ψv與設定二維偏轉角度值Az、El進行比較後，對二維偏轉鏡中的壓電陶瓷的二維偏轉驅動電壓進行二級反饋誤差修正005；完成006。
所述步驟003計算機計算出雷射光束在CCD攝像機上的二維坐標XC、YC的值，XC、YC值依據以下公式計算Xc=i=1n(gi-B)u(gi-B)xii=1n(gi-B)u(gi-B)Yc=i=1n(gi-B)u(gi-B)yii=1n(gi-B)u(gi-B)]]>上述公式中n為CCD攝像機的採樣窗口中像素的個數，gi為CCD攝像機像素的灰度值，B為採樣閾值，u(x)為單位階躍函數，(xi，yi)為CCD攝像機像素的坐標；採樣閾值B的計算公式為B=i=12(W+H)-4gi2(W+H)-4]]>上述公式中W和H分別為CCD攝像機採樣窗口的橫向和縱向的像素個數，gi為CCD攝像機像素的灰度值(採樣閾值B取值由系統和傳感器的固有噪聲以及背景光幹擾的情況決定；對採樣窗口邊緣的像素點灰度值進行平均，能計算出採樣閾值B)。
步驟004計算機根據二維坐標值XC、YC，計算出實際二維偏轉角度ψh、ψv的值，ψh、ψv值依據以下公式計算h=arctg(XcL)v=arctg(YcL)]]>上述公式中，L為雷射光束在偏轉鏡上的入射位置中心與CCD探測面間的垂直距離。
權利要求
1.雙反饋高精度光束瞄準的控制方法，它的控制步驟是在計算機中設定雷射光束的二維偏轉角度值Az、El(001)；計算機根據二維偏轉角度值Az、El與二維偏轉鏡中的位移傳感器的輸出值，對二維偏轉鏡中的壓電陶瓷的二維偏轉驅動電壓進行一級反饋誤差修正(002)；其特徵在於計算機計算出雷射光束在CCD攝像機上的二維坐標XC、YC的值(003)；計算機根據二維坐標值XC、YC，計算出實際二維偏轉角度Ψh、Ψv的值(004)；計算機將實際二維偏轉角度值Ψh、Ψv與設定二維偏轉角度值Az、El進行比較後，對二維偏轉鏡中的壓電陶瓷的二維偏轉驅動電壓進行二級反饋誤差修正(005)；完成(006)。
2.根據權利要求1所述的雙反饋高精度光束瞄準的控制方法，其特徵在於步驟(003)計算機計算出雷射光束在CCD攝像機上的二維坐標XC、YC的值，XC、YC值依據以下公式計算Xc=i=1n(gi-B)u(gi-B)xii=1n(gi-B)u(gi-B)]]>Yc=i=1n(gi-B)u(gi-B)yii=1n(gi-B)u(gi-B)]]>上述公式中n為CCD攝像機的採樣窗口中像素的個數，gi為CCD攝像機像素的灰度值，B為採樣閾值，u(x)為單位階躍函數，(xi，yi)為CCD攝像機像素的坐標；採樣閾值B的計算公式為B=i=12(W+H)-4gi2(W+H)-4]]>上述公式中W和H分別為CCD攝像機採樣窗口的橫向和縱向的像素個數，gi為CCD攝像機像素的灰度值。
3.根據權利要求1所述的雙反饋高精度光束瞄準的控制方法，其特徵在於步驟(004)計算機根據二維坐標值XC、YC，計算出實際二維偏轉角度Ψh、Ψv的值，Ψh、Ψv值依據以下公式計算h=arctg(XcL)]]>v=arctg(YcL)]]>上述公式中，L為雷射光束在偏轉鏡上的入射位置中心與CCD探測面間的垂直距離。
全文摘要
雙反饋高精度光束瞄準的控制方法，它涉及的是雷射控制技術領域。它的控制步驟是設定光束的二維偏轉角度值Az、El 001；根據Az、El與二維偏轉鏡中的位移傳感器的輸出值，對二維偏轉鏡中的壓電陶瓷的二維偏轉驅動電壓進行一級反饋誤差修正002；計算機計算出雷射光束在CCD攝像機上的二維坐標X
文檔編號G02F1/00GK1677169SQ20051000986
公開日2005年10月5日 申請日期2005年3月31日 優先權日2005年3月31日
發明者馬晶, 譚立英, 於思源, 韓琦琦, 陳雲亮 申請人:哈爾濱工業大學