[发明专利]一种远距离高精度的对中调试装置及其调试方法

说明书

本发明公开了一种远距离高精度的对中调试装置及其调试方法，激光远距离传播后首先透过散射片发生漫反射形成散射场，再通过镜头成像对激光光束进行整形，形成光斑直径小、无衍射条纹、能量均匀稳定的圆形光斑。光斑位置检测采用高精度二维光电位置传感器PSD，光电流进过I/V转换和放大后通过数据采集卡得到电压信号，通过位置计算公式解算出光斑坐标信息，从而实现对中调试。本发明克服了激光远距离照射出现大光斑、衍射光纹等致使检测受限的问题，可直接实现激光光斑位置的高精度检测，实现长达200m远距离的对中调试。

技术领域

本发明属于光电探测领域，具体涉及一种远距离高精度对中调试装置及其调试方法。

背景技术

激光光束远距离过程中，随着照射距离的增大，由于其自身散射和衍射现象的存在以及大气扰动等环境因素的影响，将出现光斑直径显著增大，中心光斑周围产生明显的衍射光波，光斑不稳定及能量分布不均匀等问题，这些问题给激光光斑远距离位置的检测带来了困难，限制了激光光斑位置的检测距离和精度。

中国专利200710303430.0公开了一种利用双激光束在线监测多个活动部件中心的方法及装置，该方法由于没有考虑远距离下激光光束扩散带来的影响，其检测距离最大也仅有35米。

中国专利200420092325.9公开了一种激光光斑位置检测器，该装置检测电路测定黑白摄像机视频信号流从而获得光斑位置信息，但是该方法存在采集速慢，检测精度低，检测距离受限等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种远距离高精度的对中调试装置及其调试方法，解决了激光光束远距离照射时光斑尺寸大且产生多级衍射环的问题，利用镜头成像原理对激光光束整形，减小了光斑直径，增强了光斑质量，提高了光斑稳定性，突破了PSD传感器尺寸的制约，消除了背景光对PSD的影响，提高了PSD对光斑位置探测的精度，实现了远距离高精度的对中调试。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种长距离高精度的对中调试装置，包括激光平行管、三脚架、云台、数据采集卡和上位机，激光平行管固定在云台上，云台固定在三脚架上，共光轴依次间隔设置激光平行管和镜头成像装置，数据采集卡分别与镜头成像装置和上位机连接。

所述镜头成像装置包括压环、散射片、镜头、PSD、长套筒和转接件，转接件圆柱形，其中心设有一个二阶通孔，PSD固定在转接件一端，镜头设置在转接件另一端与所述二阶通孔的直径小的孔固连，转接件固定在长套筒的一端，镜头位于长套筒内，散射片设置在长套筒的另一端，通过压环压紧；其中散射片位于激光平行管的出射光路，PSD与数据采集卡连接。

所述激光平行管和散射片之间的距离为0～200m。

一种基于长距离高精度的对中调试装置的调试方法，步骤如下：

步骤1、搭建长距离高精度的对中调试装置；

步骤2、调试长距离高精度的对中调试装置；

步骤3、激光平行管发出的激光入射至散射片的前表面，激光光斑透过散射片发生漫反射，并在其后方形成激光散射场；

步骤4、经过镜头进行聚焦和整形，在PSD的光敏面形成一个倒立缩小的实像；

步骤5、光斑照射后PSD产生光电流，经过I/V转换并放大后，通过线缆传输到数据采集卡，在上位机上处理并显示出光斑的二维坐标位置。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：(1)利用镜头成像原理对激光光束整形，减小了光斑直径，增强了光斑质量，提高了光斑稳定性，突破了PSD传感器尺寸的制约，消除了背景光对PSD的影响，提高了PSD对光斑位置探测的精度，实现了长距离高精度的对中调试；(2)平行激光管与三脚架和云台集成为一体，提高了激光束水平调节的简便性和安装稳定性。

附图说明