[发明专利]一种基于到达时间的角度校准装置及校准方法

说明书

技术领域

本发明涉及光学测量领域，具体涉及一种基于到达时间的角度校准装置及校准方法。

背景技术

激光具有亮度高、方向性好、单色性好、相干性好等优点，因而被广泛的应用于工业、农业、精密测量和探测、通讯和信息处理、医疗、军事等各个领域。人们利用激光可以对材料进行加工，在疾病治疗中进行精细化的处理等。

随着社会科学和经济的发展，对于激光器性能的要求也越来越高，如果可以精细化的对激光进行操作，则可以在实际应用中更加有针对性的对目标进行操作。目前，激光的方向可以通过改变发射方向的角度来调整，然而这种调整方式大多依赖于激光器自身的硬件及其精密程度，对于激光方向的操作也局限于通过激光器自身调整后改变光束的发射角度，没有专门针对光束实际的发射角度进行校准，并反作用于激光器自身的校准，因此校准精度低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能够针对激光器发射光束的角度测量来对激光器进行校准，减小了装置体积，从而提高激光器发射角度的精确性的基于到达时间的角度校准装置及校准方法。

本发明提供了一种基于到达时间的角度校准装置，包括在激光光路方向上依次设置的激光器、光阑和校准仪：

校准仪的第一、二、三、四侧板围成具有中空腔的矩形结构，其中第一、三侧板相对且设置于与激光光路垂直的方向上，第二、四侧板相对且设置于与激光光路平行的方向上；第一侧板中心位置具有孔径为A的开口，相对设置的第三侧板的内侧设置有孔径大于开口孔径的凸面镜，凸面镜的曲面半径为定值；

光阑具有孔径B，激光器发射的激光光束的偏转角满足一定的角度范围，使得在角度范围内激光光束能够通过光阑(即使激光光束具有一定的偏转角度也可通过)；

第一、第二、第四侧板的内侧都设置有标尺和所述对应的计时感应器，计时感应器具有计时单元和启动单元，当感应到激光光束时将时间信息发送至控制器；

在第一、第二、第四侧板的内侧的对应计时感应器上设置介质层，其中介质层的折射率n₁大于空气的折射率n₀；

控制器收到电信号后确定出此时激光器发射的激光光束的偏转角并实时显示。

其中，激光器为气体、液体、固体或半导体激光器。

其中，第一、第二、第四侧板的外侧设置有与标尺刻度对应的指示器。

其中，介质层为玻璃层。

其中，控制器收到时间信息后利用到达时间的方式确定出凸面镜到第一侧板的光束路径时间和第一侧板到第二或第四侧板的路径时间。

本发明还提供了一种利用基于到达时间的角度校准装置的校准方法，依次包括如下步骤：

(1)控制激光器发射没有角度偏转的平行激光光束，使得激光光束通过光阑后照射至凸面镜的中心，如果凸面镜处启动感应器没有感应到激光光束，不发出启动命令，进入步骤(2)；

(2)通过激光器的角度调整装置使得发射的激光光束具有第一角度，使得激光光束通过光阑后照射至凸面镜；

(3)凸面镜处的启动感应器感应到激光光束，发送启动命令至至第一侧板处的计时感应器开始计时，同时激光光束经凸面镜发射后，以第一测量角发射，经过第一介质层后至第一侧板，第一侧板上的第一计时感应器感应到激光光束的第一感应位置时，发送此时间至控制器，同时发送启动命令至第二或第三侧板处的第二或第三计时感应器开始计时，并且对应刻度的指示器发光；

(4)激光光束经第一侧板发射后，经过第一介质层后以第二测量角发射，经过第二或第四介质层后至第二或第四侧板，第二或四侧板上的第二或第四计时感应器感应到激光光束的第二或第三感应位置时，发送此时间至控制器，并且对应刻度的指示器发光；

(5)控制器利用到达时间的方式确定出凸面镜到第一侧板的光束路径时间和第一侧板到第二或第四侧板的路径时间，将第一路径时间对应的偏转角和第二或第三路径对应的偏转角进行比较，如果偏转角相同，则将此偏转角作为校准角，如果不同则重复步骤(2)-(4)；

(6)利用校准角对角度调整装置进行校准，使得调整后的角度调整装置的调整参数与第一角度对应；

(7)通过激光器的角度调整装置使得发射的激光光束具有第二角度，重复步骤(2)-(5)，利用第二角度对应的校准角对角度调整装置进行校准，使得调整后的角度调整装置的调整参数与第二角度对应，校准完毕。