專利名稱：雙反饋高精度光束瞄準(zhǔn)的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是激光控制技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種雙反饋高精度光束瞄準(zhǔn)的控制方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的激光光束瞄準(zhǔn)控制方法中，多采用壓電陶瓷驅(qū)動光學(xué)反射鏡來改變光束的出射方向，其閉環(huán)控制的反饋單元為微位移傳感器。由于光學(xué)反射鏡面不是一個理想的剛體，在壓電陶瓷伸縮力驅(qū)動下會發(fā)生形變，進而影響光束的偏轉(zhuǎn)方向。在光束瞄準(zhǔn)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(xué)反射鏡面的實際偏轉(zhuǎn)量?？梢?，光學(xué)反射鏡面形變是影響瞄準(zhǔn)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(xiàn)高精度光束控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種雙反饋高精度光束瞄準(zhǔn)的控制方法。本發(fā)明可解決因二維偏轉(zhuǎn)鏡的反射鏡面形變而影響控制激光光束反射角度的精度問題。它的控制步驟是在計算機中設(shè)定激光光束的二維偏轉(zhuǎn)角度值A(chǔ)z、El 001；計算機根據(jù)二維偏轉(zhuǎn)角度值A(chǔ)z、El與二維偏轉(zhuǎn)鏡中的位移傳感器的輸出值，對二維偏轉(zhuǎn)鏡中的壓電陶瓷的二維偏轉(zhuǎn)驅(qū)動電壓進行一級反饋誤差修正002；計算機計算出激光光束在CCD攝像機上的二維坐標(biāo)XC、YC的值003；計算機根據(jù)二維坐標(biāo)值XC、YC，計算出實際二維偏轉(zhuǎn)角度ψh、ψv的值004；計算機將實際二維偏轉(zhuǎn)角度值ψh、ψv與設(shè)定二維偏轉(zhuǎn)角度值A(chǔ)z、El進行比較后，對二維偏轉(zhuǎn)鏡中的壓電陶瓷的二維偏轉(zhuǎn)驅(qū)動電壓進行二級反饋誤差修正005；完成006。本發(fā)明能高精度的監(jiān)測出二維偏轉(zhuǎn)鏡反射輸出光束的偏轉(zhuǎn)角度，對二維偏轉(zhuǎn)鏡進行實時反饋控制，其控制誤差≤0.5μrad，并具有步驟簡單、易于推廣的優(yōu)點。


圖1是本發(fā)明的控制步驟流程示意圖，圖2是具體實施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式結(jié)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(shè)定激光光束的二維偏轉(zhuǎn)角度值A(chǔ)z、El 001；計算機根據(jù)二維偏轉(zhuǎn)角度值A(chǔ)z、El與二維偏轉(zhuǎn)鏡中的位移傳感器的輸出值，對二維偏轉(zhuǎn)鏡中的壓電陶瓷的二維偏轉(zhuǎn)驅(qū)動電壓進行一級反饋誤差修正002；激光器輸出的激光光束經(jīng)偏轉(zhuǎn)鏡反射到分束鏡的輸入端中，一部分光束經(jīng)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；計算機計算出激光光束在CCD攝像機上的二維坐標(biāo)XC、YC的值003；計算機根據(jù)二維坐標(biāo)值XC、YC，計算出實際二維偏轉(zhuǎn)角度ψh、ψv的值004；計算機將實際二維偏轉(zhuǎn)角度值ψh、ψv與設(shè)定二維偏轉(zhuǎn)角度值A(chǔ)z、El進行比較后，對二維偏轉(zhuǎn)鏡中的壓電陶瓷的二維偏轉(zhuǎn)驅(qū)動電壓進行二級反饋誤差修正005；完成006。
所述步驟003計算機計算出激光光束在CCD攝像機上的二維坐標(biāo)XC、YC的值，XC、YC值依據(jù)以下公式計算Xc=Σi=1n(gi-B)u(gi-B)xiΣi=1n(gi-B)u(gi-B)Yc=Σi=1n(gi-B)u(gi-B)yiΣi=1n(gi-B)u(gi-B)]]>上述公式中n為CCD攝像機的采樣窗口中像素的個數(shù)，gi為CCD攝像機像素的灰度值，B為采樣閾值，u(x)為單位階躍函數(shù)，(xi，yi)為CCD攝像機像素的坐標(biāo)；采樣閾值B的計算公式為B=Σi=12(W+H)-4gi2(W+H)-4]]>上述公式中W和H分別為CCD攝像機采樣窗口的橫向和縱向的像素個數(shù)，gi為CCD攝像機像素的灰度值(采樣閾值B取值由系統(tǒng)和傳感器的固有噪聲以及背景光干擾的情況決定；對采樣窗口邊緣的像素點灰度值進行平均，能計算出采樣閾值B)。
步驟004計算機根據(jù)二維坐標(biāo)值XC、YC，計算出實際二維偏轉(zhuǎn)角度ψh、ψv的值，ψh、ψv值依據(jù)以下公式計算Ψh=arctg(XcL)Ψv=arctg(YcL)]]>上述公式中，L為激光光束在偏轉(zhuǎn)鏡上的入射位置中心與CCD探測面間的垂直距離。
權(quán)利要求
1.雙反饋高精度光束瞄準(zhǔn)的控制方法，它的控制步驟是在計算機中設(shè)定激光光束的二維偏轉(zhuǎn)角度值A(chǔ)z、El(001)；計算機根據(jù)二維偏轉(zhuǎn)角度值A(chǔ)z、El與二維偏轉(zhuǎn)鏡中的位移傳感器的輸出值，對二維偏轉(zhuǎn)鏡中的壓電陶瓷的二維偏轉(zhuǎn)驅(qū)動電壓進行一級反饋誤差修正(002)；其特征在于計算機計算出激光光束在CCD攝像機上的二維坐標(biāo)XC、YC的值(003)；計算機根據(jù)二維坐標(biāo)值XC、YC，計算出實際二維偏轉(zhuǎn)角度Ψh、Ψv的值(004)；計算機將實際二維偏轉(zhuǎn)角度值Ψh、Ψv與設(shè)定二維偏轉(zhuǎn)角度值A(chǔ)z、El進行比較后，對二維偏轉(zhuǎn)鏡中的壓電陶瓷的二維偏轉(zhuǎn)驅(qū)動電壓進行二級反饋誤差修正(005)；完成(006)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙反饋高精度光束瞄準(zhǔn)的控制方法，其特征在于步驟(003)計算機計算出激光光束在CCD攝像機上的二維坐標(biāo)XC、YC的值，XC、YC值依據(jù)以下公式計算Xc=Σi=1n(gi-B)u(gi-B)xiΣi=1n(gi-B)u(gi-B)]]>Yc=Σi=1n(gi-B)u(gi-B)yiΣi=1n(gi-B)u(gi-B)]]>上述公式中n為CCD攝像機的采樣窗口中像素的個數(shù)，gi為CCD攝像機像素的灰度值，B為采樣閾值，u(x)為單位階躍函數(shù)，(xi，yi)為CCD攝像機像素的坐標(biāo)；采樣閾值B的計算公式為B=Σi=12(W+H)-4gi2(W+H)-4]]>上述公式中W和H分別為CCD攝像機采樣窗口的橫向和縱向的像素個數(shù)，gi為CCD攝像機像素的灰度值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙反饋高精度光束瞄準(zhǔn)的控制方法，其特征在于步驟(004)計算機根據(jù)二維坐標(biāo)值XC、YC，計算出實際二維偏轉(zhuǎn)角度Ψh、Ψv的值，Ψh、Ψv值依據(jù)以下公式計算Ψh=arctg(XcL)]]>Ψv=arctg(YcL)]]>上述公式中，L為激光光束在偏轉(zhuǎn)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(zhǔn)的控制方法，它涉及的是激光控制技術(shù)領(lǐng)域。它的控制步驟是設(shè)定光束的二維偏轉(zhuǎn)角度值A(chǔ)z、El 001；根據(jù)Az、El與二維偏轉(zhuǎn)鏡中的位移傳感器的輸出值，對二維偏轉(zhuǎn)鏡中的壓電陶瓷的二維偏轉(zhuǎn)驅(qū)動電壓進行一級反饋誤差修正002；計算機計算出激光光束在CCD攝像機上的二維坐標(biāo)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(yōu)先權(quán)日2005年3月31日
發(fā)明者馬晶, 譚立英, 于思源, 韓琦琦, 陳云亮 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)