[发明专利]一种基于四象限探测器的光斑对准方法

权利要求书

1.一种基于四象限探测器的光斑对准方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

步骤1，将入射光束通过透镜(4)聚焦到四象限探测器(5)的光敏面上，四象限探测器(5)将接收到的光信号转换为四路电信号；

步骤2，将步骤1所得的四路电信号经放大电路放大，并传输给信号处理单元(7)，将放大后的四路电信号在信号处理单元处理(7)内依次进行A\D转换、卡尔曼滤波处理；

步骤3，对步骤2处理后的四路电信号进行自适应阈值判断，根据判断结果控制云台(8)动作，云台(8)带动四象限探测器(5)动作，从而调整入射光束的位置，实现入射光斑的对准；

步骤3的具体过程如下：

步骤3.1，在信号处理单元(7)内设定四路电信号总能量的初始阈值为T；

步骤3.2，通过信号处理单元(7)采集四路电信号的能量分别为：S_A、S_B、S_C、S_D，计算四路电信号的能量总和为S；

步骤3.3，将步骤1设定的初始阈值T与步骤2所得的能量总和S进行比较，根据不同的比较结果，信号处理单元(7)向云台(8)发出相应的动作信号，云台(8)带动四象限探测器(5)进行相应的动作，从而调整入射光束的位置，实现入射光斑的对准；

步骤3.3的具体过程如下：

将步骤1设定的初始阈值T与步骤2所得的能量总和S进行比较，比较结果分析如下：

当S＜T时，则表明入射光斑不完整，调整入射光斑完整的具体过程如下：

选定光斑的扫描范围，选取光斑半径为该扫描范围的最大半径，令云台(8)顺时针转动方向为四象限探测器(5)扫描的正方向，以四象限探测器(5)的中心为起点，云台(8)带动四象限探测器(5)沿着扫描的正方向进行螺旋式扫描，扫描线与x、y轴的各交点间距相等，将扫描线与x、y轴交点处的信号存储在信号处理单元(7)内，选取存储在信号处理单元(7)内的各信号中表征能量的最大值，通过云台(8)将四象限探测器(5)移动到该最大值的坐标处，以该最大值的坐标为中心继续进行螺旋式扫描，直至信号处理单元(7)接收到的四路电信号的能量总和S大于等于初始阈值T，则入射光斑完整；

当S≥T时，则表明入射光斑完整；

在入射光斑完整的情况下，对入射光斑进行对准的过程如下：

分别采用如下公式(1)和公式(2)计算入射光斑在x方向上的偏移量U_x和在y方向上的偏移量U_y：

当U_x和U_y同时为0时，则表明入射光斑严格对准，云台(8)不动作；

当U_x和U_y同时不为0时，则表明入射光斑在x方向和y方向上均未对准，此时，信号处理单元(7)发送信号给云台(8)，云台(8)带动四象限探测器(5)在x方向移动k₁倍的Ux，在y方向移动k₁倍的Uy，k₁为比例系数，直至U_x和U_y同时为0，实现入射光斑在x方向和y方向上同时对准，云台(8)停止动作；

当U_x为0，U_y不为0时，则表明入射光斑在x方向上已对准，在y方向上未对准，此时，信号处理单元(7)发送信号给云台(8)，云台(8)带动四象限探测器(5)在y方向移动k₂倍的Uy，k₂为比例系数，直至U_y为0，实现入射光斑在x方向和y方向上同时对准，云台(8)停止动作；

当U_y为0，U_x不为0时，则表明入射光斑在y方向上已对准，在x方向上未对准，此时，信号处理单元(7)发送信号给云台(8)，云台(8)带动四象限探测器(5)在x方向移动k₃倍的Uy，k₃为比例系数，直至U_y为0，实现入射光斑在x方向和y方向上同时对准，云台(8)停止动作。

2.根据权利要求1所述的一种基于四象限探测器的光斑对准方法，其特征在于：所述信号处理单元(7)采用Cotex-M3系列的ARM处理器，ARM处理器型号为STM32F103ZET6。