[发明专利]倾斜接触式激光陀螺自动调腔系统

说明书

技术领域

本发明涉及自动控制领域。

背景技术

激光陀螺是捷联式惯性导航系统的理想器件，尤其在军事领域，激光陀螺更占有举足轻重的地位。而调腔是激光陀螺制造过程中的一个难点。调腔的精度不但直接关系到谐振腔能否产生激光，而且还直接影响着激光陀螺的各项性能指标。我国激光陀螺调腔装配工艺较落后，长期以来主要采用人工方式。以人工方式进行调腔，对于操作者的经验和技巧要求很高，劳动强度大，效率低下，且由于存在经验、情绪等不确定因素，调腔质量不稳定，严重制约了产品产量的提高和质量的控制。现有调腔方式对激光光斑的位置和模式只能进行定性的估计，无法得到准确的定量描述；而在使用示波器测量激光模式损耗时，不仅操作过程繁琐，而且采样速率较低，频谱曲线失真，无法正确反映各个模式的频谱分布情况。

发明内容

本发明为了解决现有方法无法准确调腔的问题，以及使用示波器测量中所存在的操作过程繁琐，采样速率较低和频谱曲线失真缺点，而提出了一种倾斜接触式激光陀螺自动调腔系统。

倾斜接触式激光陀螺自动调腔系统由倾斜接触式调腔机构及其控制系统、图像识别系统、损耗检测系统和主控计算机组成；

倾斜接触式调腔机构及其控制系统由运动控制系统和两套三自由度倾斜接触式机械手组成，所述的两套三自由度倾斜接触式机械手结构相同，分别用于谐振腔体上两个工位球面镜的调整；

图像识别系统、用于捕捉谐振腔体的光阑和输出光的光斑图像，并将捕捉到的图像发送给主控计算机；

损耗检测系统、用于采集谐振腔体的输出光，并转换为电信号发送给主控计算机；

主控计算机、用于处理捕捉到的图像，获得光斑和光阑中心点坐标，计算得到光斑和光阑位置的偏差大小，作为运动控制系统的自动搜索的粗调参数；还用于处理电信号绘制出频谱分布图，计算得到损耗值的大小，作为运动控制系统的自动搜索的精调参数；

倾斜接触式调腔机构及其控制系统、用于通过运动控制系统所接收到的粗调参数和精调参数分别控制两套三自由度倾斜接触式机械手的动作，所述的两套三自由度倾斜接触式机械手分别用于调整上两个工位球面镜在谐振腔体的光胶面上的位置。

本发明的自动调腔系统，以自动调腔机构代替人工操作，并对光斑位置进行直观且准确的描述，将光斑位置偏差量化，同时提高激光模式损耗的采样频率，获取高保真的频谱曲线，实时反映各个模式下的频谱分布情况。实现的技术方案是：采用两套三自由度倾斜接触式机械手调整两球面镜在谐振腔体的光胶面上的位置，定位精确、稳定；以图像识别系统代替人眼识别获得的光斑和光阑位置偏差，减小了人为误差的影响，并给出偏差的定量描述，为调腔的粗调提供了参考；通过损耗检测系统可以在调腔过程中获得损耗值的大小，与使用示波器在调腔完成后测量相比，可以使谐振腔的损耗值更准确、更小；通过粗调、精调算法实现球面镜位置的自动搜索，从面实现自动调腔，提高调腔的质量和效率。本发明专利技术指标：球面镜位置调整分辨率：1um；位置调整范围±5mm；光斑位置分辨率：10um；光损耗值：＜0.1％。

附图说明

图1为本发明的系统的结构示意图；图2为本发明的图像识别系统的结构示意图；图3为本发明的损耗检测系统的结构示意图；图4为光阑和光斑位置示意图；图5为损耗最小值点的搜索算法示意图；图6为光阑和光斑位置提取效果图；图7为激光损耗频谱分布图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1至图7说明本实施方式，本实施方式倾斜接触式激光陀螺自动调腔系统，用于调整两个工位球面镜在谐振腔体的光胶面上的位置；

它由倾斜接触式调腔机构及其控制系统1、图像识别系统2、损耗检测系统3和主控计算机4组成；

倾斜接触式调腔机构及其控制系统1由运动控制系统11和两套三自由度倾斜接触式机械手12组成，所述的两套三自由度倾斜接触式机械手12结构相同，分别用于谐振腔体上两个工位球面镜的调整；

图像识别系统2、用于捕捉谐振腔体的光阑和输出光的光斑图像，并将捕捉到的图像发送给主控计算机4；

损耗检测系统3、用于采集谐振腔体的输出光，并转换为电信号发送给主控计算机4；

主控计算机4、用于处理捕捉到的图像，获得光斑和光阑中心点坐标，计算得到光斑和光阑位置偏差的大小，作为运动控制系统11的自动搜索的粗调参数；还用于处理电信号绘制出频谱分布图，计算得到损耗值的大小，作为运动控制系统11的自动搜索的精调参数；