[发明专利]二维MEMS扫描反射镜转角标定系统及标定方法

说明书

本发明公开了一种二维MEMS扫描反射镜转角标定系统及标定方法，其中，标定系统包括：光学平台；高精度激光准直组件产生可见光高准直度的激光光束入射到待标定反射镜上；待标定反射镜将激光光束反射至激光光斑探测组件；激光光斑探测组件接收反射的激光光束并形成激光光斑，并将激光光斑成像至转角标定组件；转角标定组件与待标定反射镜连接，转角标定组件采集在不同驱动电压下的激光光斑的质心位置，并将质心位置和激光光斑探测组件中的水平、竖直位移平台的绝对位置转换成二维角度信息拟合得到转角标定系数。本发明可完成大转角范围高精度转角标定工作，标定数据应用于火星车自主着陆点选择系统，可快速准确完成着陆点的选择。

技术领域

本发明涉及光学标定技术领域，尤其涉及一种二维MEMS扫描反射镜转角标定系统及标定方法。

背景技术

我国火星车的自主着陆点选择系统即采用二维MEMS扫描反射镜，配合准直激光器以及接收光学系统完成着陆点的选择，但装调完成的二维MEMS扫描反射镜需要完成高精度的转角标定工作，现有的二维MEMS扫描反射镜的标定工作需要完成高精度的转角标定方法，其测角范围仅有几十秒到几分，无法满足二维MEMS扫描反射镜±15°的测角范围要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种二维MEMS扫描反射镜转角标定系统及标定方法，以解决现有技术中转角标定工作测角范围仅有几十秒到几分，无法满足二维MEMS扫描反射镜±15°的测角范围要求的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种二维MEMS扫描反射镜转角标定系统，其包括：

光学平台，其用于提供基准平面；

高精度激光准直组件，其用于产生可见光高准直度的激光光束，并将激光光束入射到待标定二维MEMS扫描反射镜上；

待标定二维MEMS扫描反射镜，其用于将激光光束反射至激光光斑探测组件；

激光光斑探测组件，其用于接收待标定二维MEMS扫描反射镜反射的激光光束并形成激光光斑，并将激光光斑成像至转角标定组件；

转角标定组件，其与待标定二维MEMS扫描反射镜连接，转角标定组件用于改变待标定二维MEMS扫描反射镜在两维扫描方向上的驱动电压，并采集在不同驱动电压下的激光光斑的质心位置，并将质心位置和激光光斑探测组件中的水平位移平台的第一绝对位置、竖直位移平台的第二绝对位置并转换成二维角度信息，并根据不同的驱动电压和二维角度信息拟合得到转角标定系数。

作为本发明的进一步改进，激光光斑的质心位置根据公式(1)计算得到：

其中i，j为所计算像元的序列号，A_i,j为第(i,j)号像元对应的信号输出，X_i,j为第(i,j)号像元的横坐标值，Y_i,j为第(i,j)号像元的纵坐标值，m和n为激光光斑图像的行数和列数。

作为本发明的进一步改进，激光光斑探测组件还包括大面阵探测相机、相机安装支架和网格靶板，相机安装支架设置于竖直位移平台上，竖直位移平台通过一L型转接件与水平位移平台连接，且转角标定组件分别与水平位移平台、竖直位移平台电性连接，网格靶板设置于大面阵探测相机的拍摄路径上，且网格靶板用于接收反射的激光光束，并形成激光光斑。

作为本发明的进一步改进，转角标定组件包括处理器、控制器和驱动机构，控制器分别与处理器、驱动机构电性连接；控制器用于获取处理器的驱动指令，并根据驱动指令通过驱动机构驱动水平位移平台位移第一预设距离和竖直位移平台位移第二预设距离；处理器用于设定大面阵探测相机的参数，控制大面阵探测相机成像，获取成像的图像并计算质心位置，获取第一预设距离和第二预设距离并转换成二维角度信息，并根据驱动电压和二维角度信息拟合得到转角标定系数。