[发明专利]双光楔激光光束角度自动控制仪

说明书

技术领域

本发明双光楔激光光束角度自动控制仪涉及一种高精度双光楔激光光束角度自动控制仪器，特别是一种应用于激光实兵对抗系统中的光束调整装置，其功能在二维方向上快速、准确的调节出射激光的角度以达到精确瞄准的目的。

背景技术

双光楔在光学传递系统中有着广泛的应用。通过不同结构参数的光楔组合可得到不同的光束偏转角，在光学传输过程中，有时需要实现在一定的视场角范围内光束偏转，并实现精确的出射光斑定位，如在激光实兵对抗系统中，需要激光发射机光斑与瞄准系统瞄准点精确重合。这就需要通过精密机械系统以及电路控制系统来实现，而目前激光发射机及控制仪器无法实现。

发明内容

本发明的目的在于针对上述不足之处提供一种双光楔激光光束角度自动控制仪，是一种结构简单、高精度、高可靠性的激光光束角度自动校准仪器。

本发明双光楔激光光束角度自动控制仪是采取以下技术方案实现：

双光楔激光光束角度自动控制仪由激光发射部件、光楔调节部件、控制电路组成。激光发射部件包括激光源、凸透镜和激光发射机镜筒，激光源和凸透镜安装在激光发射镜筒内，将激光源产生的光线通过凸透镜汇聚成平行光。所述激光源采用半导体激光器。光楔调节部件包括步进电机一、步进电机二、光楔齿轮一、光楔齿轮二、一级码盘一、一级码盘二、二级码盘一、二级码盘二、一级光耦一、一级光耦二、二极光耦一、二级光耦二、光楔镜片一、光楔镜片二、光楔齿轮基座、小齿轮一和小齿轮二。

光楔调节部件中：光楔镜片一胶合在光楔齿轮一中心部，光楔齿轮一安装在光楔齿轮基座内，可绕中心转动，由楔板限制其轴向位置；光楔齿轮一端面上安装有一级码盘一，通过一级光耦一反馈信号以确定光楔旋转起始位；小齿轮一与光楔齿轮一啮合，同时与步进电机一、二级码盘一共轴装配在一起，步进电机一带动小齿轮一旋转、同时驱动光楔齿轮一时，二级码盘一通过二级光耦一反馈信号，以记录光楔镜片一旋转的具体角度。

光楔镜片二胶合在光楔齿轮二中心部，光楔齿轮二安装在光楔齿轮基座内，可绕中心转动，由楔板限制其轴向位置；光楔齿轮二端面上安装有一级码盘二，通过一级光耦二反馈信号以确定光楔旋转起始位；小齿轮二与光楔齿轮二啮合，同时与步进电机二、二级码盘二共轴装配在一起，步进电机二带动小齿轮二旋转、同时驱动光楔齿轮二时，二级码盘二通过二级光耦二反馈信号，以记录光楔镜片二旋转的具体角度。

激光发射部件将激光源产生的光线通过准直透镜汇聚成平行光。光楔调节部件中：光楔镜片胶合在光楔齿轮中心部，光楔齿轮安装在光楔齿轮基座内，可绕中心转动，由楔板限制其轴向位置；光楔齿轮端面上安装有一级码盘，通过一级光耦反馈信号以确定光楔旋转起始位；小齿轮与光楔齿轮啮合，同时与步进电机、二级码盘共轴装配在一起，步进电机带动小齿轮旋转、同时驱动光楔齿轮时，二级码盘通过二级光耦反馈信号，以记录光楔镜片旋转的具体角度。

控制电路包括串口通讯电路、主控电路、4路反馈电路、调制电路、电机控制驱动电路。主控电路与串口通讯电路、4路反馈电路、调制电路连接，调制电路与电机控制驱动电路连接，用于信号的传输和反馈，调制电路采用SP3232E接收器，SP3232E在关断模式下只需1uA的电源电流就可实现对外部信号的监测；主控电路选用ST公司的Cortex-M3处理器作为核心控制芯片，为调制电路提供驱动信号，4路反馈电路分别与一级光耦一、一级光耦二、二极光耦一、二级光耦二相连，通过接受光耦信号，防止电机调节超出范围；调制电路与电机控制电路相连，通过PWM实现电机缓慢加速、匀速控制、减速停止；电机控制电路分别与步进电机一、步进电机二相连，电机控制驱动电路采用L298N驱动芯片，每路控制信号都有过流保护功能。

工作原理：双光楔激光光束角度自动控制仪工作时，控制电路中串口通讯电路得到弹道调整指令，主控电路根据弹道模型和光楔运行机构特性计算电机需要运转的方向和步数；调制电路控制电机运行的速度和力矩，实现点击变速控制，减少失步概率，反馈电路控制机构进行细微调节，最终实现弹道的精确模拟。

双光楔激光光束角度自动控制仪工作时，激光发射部件将激光源产生的光线通过凸透镜汇聚成平行光。光楔调节部件中：光楔镜片胶合在光楔齿轮中心部，光楔齿轮安装在光楔齿轮基座内，可绕中心转动，由楔板限制其轴向位置；光楔齿轮端面上安装有一级码盘，通过一级光耦反馈信号以确定光楔旋转起始位；小齿轮与光楔齿轮啮合，同时与步进电机、二级码盘共轴装配在一起，步进电机带动小齿轮旋转、同时驱动光楔齿轮时，二级码盘通过二级光耦反馈信号，以记录光楔镜片旋转的具体角度。