[发明专利]一种高功率激光装置的光路自动准直方法

权利要求书

1.一种高功率激光装置的光路自动准直方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：采用近场CCD获得原始近场图像；

S2：将获得的原始近场图像通过快速傅里叶变换得到含有远场信息的二维功率谱密度图像；

S3：将所述二维功率谱密度图像进行图像处理，然后采用最小二乘法配合椭圆公式拟合频域图像，得到所述二维功率谱密度图像的椭圆参数，所述椭圆参数包括拟合椭圆的中心坐标、长轴L、短轴S、正圆率ρ＝L/S；

S4：判断所述二维功率谱密度图像的正圆率ρ是否在1的ε邻域内，即趋近于正圆，若否，则转入S5；若是，则准直完成；

S5：通过近场闭环控制和远场闭环控制分别调整近场和远场的电动镜架；

远场闭环控制：采用空域二维搜索、频域正圆匹配的方法进行，其控制流程如下：初始化远场Y维镜架电机运动步长系数Ky＝0，初始化搜索方向标志SeekDirectionY＝false，从CCD采集一帧近场原始图像数据I(x)，并执行一次PSD图像处理核心算法F(x)输出椭圆倾斜角度θ，若θ不在90±2°范围内，则进行Y方向远场闭环控制，否则进行X方向远场闭环控制，远场闭环控制Y方向与X方向的控制方法类似；

设定视场边界参数R，作为准直范围的边界条件：

1)当搜索方向标志SeekDirectionY＝false且远场Y维镜架电机运动步长系数KyR，即光斑在Y方向上没有超出视场，则Y维镜架电机向SeekDirectionY＝false预先定义的方向运动一个步长D₀；

2)当搜索方向标志SeekDirectionY＝false且远场Y维镜架电机运动步长系数Ky≥R，说明光斑将要超出CCD视场，则执行F_Y＝-Ky*D₀，即让光斑返回到CCD视场中心的位置，向相反的方向搜索，并清零运动补偿系数Ky＝0，同时将搜索方向标志SeekDirectionY置为true，以为相反方向的搜索做好准备；

3)当搜索方向标志SeekDirectionY＝true且远场Y维镜架电机运动步长系数KyR，则Y维镜架电机向SeekDirectionY＝true预先定义的方向运动一个步长D₀；

4)当搜索方向标志SeekDirectionY＝true且远场Y维镜架电机运动步长系数Ky≥R，则说明当前光斑在SeekDirectionY＝true定义的方向上将要超出CCD视场，则执行F_Y＝-Ky*D₀，即让光斑返回到CCD视场中心的位置，向相反的方向搜索，并清零运动补偿系数Ky＝0，同时将搜索方向标志SeekDirectionY置为false；

近场闭环控制的控制方法为：从CCD采集一帧原始图像数据I(x)，分别提取十字叉丝基准的中心坐标C(x)和实际近场图像的中心坐标N(x)，比较实际近场图像坐标(x,y)与十字叉丝基准坐标(X₀,Y₀)的偏离量以及偏离方向，并以此分别对X方向和Y方向闭环控制近场二维电动镜架，采用逐次逼近的方法，使得实际近场图像坐标(x,y)收敛于十字叉丝基准坐标(X₀,Y₀)的δx和δy邻域内，完成近场闭环控制；

1)当x(X₀-δx)时，则近场镜架侧摆轴Nx向正方向运动一个步长，即+D₀，然后再次提取实际近场图像的中心坐标N(x)，并与X₀比较，直至x收敛于X₀的δx邻域内；

2)当x(X₀-δx)时，则近场镜架侧摆轴Nx向负方向运动一个步长，即-D₀，然后再次提取实际近场图像的中心坐标N(x)，并与X₀比较，直至x收敛于X₀的δx邻域内；

3)当y(Y₀-δy)时，则近场镜架侧俯仰轴Ny向正方向运动一个步长，即+D₀，然后再次提取实际近场图像的中心坐标N(x)，并与Y₀比较，直至y收敛于Y₀的δy邻域内；

4)当y(Y₀-δy)时，则近场镜架侧俯仰轴Ny向负方向运动一个步长，即-D₀，然后再次提取实际近场图像的中心坐标N(x)，并与Y₀比较，直至y收敛于Y₀的δy邻域内；

S6：重复S1-S5，直至所述二维功率谱密度图像的正圆率ρ在1的ε邻域内，从而完成光路的自动准直。