[发明专利]基于动反射镜的激光弹着点位置控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及到基于动反射镜的激光瞄准装置和靶准直传感器，具体的，涉及基于动反射镜的单束或多束激光的弹着点位置控制方法。

背景技术

引导多束激光进行精确瞄准的技术可应用于高端制造检测工业领域，也可用于引导多束激光对微小目标内部瞄准等特殊应用领域。在上述应用中，需要使用专用的激光瞄准装置将数百路激光束同时引导到几个毫米左右的指定目标区域内，由于一些特殊要求或使用了特殊结构的目标，导致无法直接测量激光在目标内的确切位置。

传统的靶准直传感器(TAS，Target Alignment Sensor)采用了光学共轭原理，可同时将光束和目标靶成像在CCD上，实现引导数百束高能激光瞄准目标靶的指定位置。

图1显示了现有技术的一种靶准直传感器的结构示意图。

如图1所示，现有技术的靶准直传感器主要包括上部激光瞄准装置、中部激光瞄准装置和下部激光瞄准装置。上部激光瞄准装置包括上CCD相机2、上光学镜头组1和上反射镜19；下部激光瞄准装置包括下CCD相机10、下光学镜头组11和下反射镜13；中部激光瞄准装置包括中CCD相机9和中光学镜头组16。上反射镜19和下反射镜13分别固定在上反射镜固定装置3和下反射镜固定装置14上，上CCD相机2通过上CCD相机支撑架20固定在上反射镜固定装置3上，下CCD相机10通过下CCD相机支撑架12固定在下反射镜固定装置14上，由此保证上、下部激光瞄准装置中的CCD相机(下文中简称为CCD)与反射镜之间的相对距离不变。

所述上部激光瞄准装置和下部激光瞄准装置还分别包括上照明系统18和下照明系统15，用于为目标在CCD上成像提供照明。

此外，所述靶准直传感器还包括一套驱动系统，用于驱动所述上部激光瞄准装置和下部激光瞄准装置作差动运动。该驱动系统包括位置传感器5，用于为驱动系统提供位置反馈，保证位置控制的精度要求。传感器固定台架4，用于固定位置传感器5。控制电机8，用于输出旋转动力。传动装置7，与控制电机8耦合，用于将控制电机8输出的旋转运动传递给丝杠驱动装置6，通过丝杠驱动装置6转化为直线运动。该丝杠驱动装置6与上反射镜固定装置3、下反射镜固定装置14和传感器固定台架4固定连接，由此驱动上部激光瞄准装置、下部激光瞄准装置和位置传感器5的运动。

控制电机8通过传动装置7驱动丝杠驱动装置6旋转，进而带动上部、下部激光瞄准装置差动运动，使得目标靶17的上、下端面距离上反射镜19、下反射镜13的反射面的距离，分别等于该上反射镜19、下反射镜13距离对应的上CCD相机2、下CCD相机10的距离，从而建立了光学共轭关系。同时，还必须保证目标靶17的上、下端面能够清晰的成像到对应的上CCD相机2、下CCD相机10的像面上。

但是，在现有技术的靶准直传感器中，反射镜与CCD相机之间的距离是恒定不变的，在瞄准过程中不能调节该距离。因此，现有技术的靶准直传感器是基于固定式光学共轭关系，需要通过瞄准建立准确的共轭关系，并在操作过程中保证共轭距离的恒定不变，以确保共轭关系成立。这显然不利于灵活、快速的进行瞄准过程。

图2显示了现有的靶准直传感器的靶腔内激光弹着点分布示意图。

靶准直传感器可用于数百束高能激光的瞄准操作。以192束激光为例，该192束激光按照上下半球分为两组，每组96束。每个半球的激光又按照纬度分为4个纬度层(23.5°，30°，44.5°，55°)分布激光。如图2所示，处于不同纬度的入射激光入射到圆柱形的靶腔内，其中上下半球的96束激光采用中心汇聚方式，利用基于光学共轭原理的传感器，引导激光在靶腔上方汇聚后入射到靶腔内。入射激光按照内锥和外锥方式入射，其中以23.5°和30°入射角入射的激光称为外锥入射激光，以44.5°和50°入射角入射的激光称为内锥入射激光。内锥和外锥入射激光在靶腔内的弹着点分布在靶腔内的两个环带上。

但是，现有的靶准直传感器采用的激光瞄准技术只能控制和获取激光汇交点的平面位置信息，而无法获得激光入射的精确角度信息。因此，只能大概估计激光弹着点在靶腔内分布环带的大致位置，无法更为精确地测算每束激光弹着点的位置，因此无法对弹着点位置进行精确控制。此外，由于无法控制激光在靶腔内部的布局，也就无法实现激光能量在靶腔内的分布优化。