[发明专利]兼容多角度注入束靶耦合瞄准定位方法

说明书

本发明公开了一种兼容多角度注入束靶耦合瞄准定位方法，包括：用主动靶作为中介传递目的弹着点和光斑位置信息；打靶前测量出实验靶的三维空间信息；将靶准直器定位于真空靶室中心后，利用靶准直器的视觉测量功能引导定位主动靶，使其中心与处于打靶位置时的实验靶的各个靶孔中心位置重合，并适当选取主动靶面朝向；再利用主动靶自身的成像功能，依次接收和引导各打靶瞄准光束，使其光斑与主动靶中心位置重合；从真空靶室中撤出主动靶，再利用靶准直器的视觉测量功能将实验靶定位至目标位置，完成束靶耦合步骤；最后撤出靶准直器，正式激光打靶。本发明通过事先精密测量，在线匹配复位的手段，换取了对实验靶精密机械加工和精密光学加工的需求。

技术领域

本发明属于激光装置激光瞄靶领域，具体涉及可工作于真空靶室中的兼容多角度注入束靶耦合瞄准定位方法。

背景技术

目前，在高能脉冲激光装置激光打靶前，必须先将激光的焦点精确引导到实验靶预先设定的弹着点位置，然后再发射激光，典型焦距达到若干米，典型束靶耦合精度要求为数十微米。国内2010.02.17公开过一项发明，名称为：束靶耦合传感器，公开号为：CN100590381C，涉及光电传感器领域。2012年还有另一项发明提出申请，名称为：一种多端注入束靶耦合瞄准定位方法，公开号为：CN107424653A。该发明涉及一种用于激光核聚变靶室内的六孔注入靶束靶耦合技术。前一项发明，束靶耦合传感器可以对处于该装置上下共轭平面位置上的两端注入靶孔(平面和柱腔靶)在成像CCD视场范围内实现很好的激光束靶耦合功能。但是无法对处于共轭平面以外位置上的靶孔进行束靶耦合，靶型的设计受到了很大限制。后一项发明申请，可以通过靶上加工辅助刻线的方式，利用前述发明中的束靶耦合传感器对垂直于传感器共轭平面上的靶孔进行激光束束靶耦合，但是对靶的加工精度提出了更高要求，并且对于入射角度与束靶耦合传感器反射镜平面夹角较小的打靶瞄准光束无法实现共轭耦合成像。并且，上述两项发明中的束靶耦合传感器尺寸构型是与打靶瞄准光束空间排布和数量正相关的。由于种种关键器件和加工、材料的限制，束靶耦合传感器的尺寸不可能随意增加，这就使上述两项发明专利中的装置的应用范围受到限制。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了克服现有束靶耦合瞄准定位方法无法兼容三维空间多角度入射光束精确瞄准打靶的新靶型的发展需求，本发明提供一种新型的放置在真空靶室中的激光瞄准定位方法，用主动靶作为中介传递目的弹着点和光斑位置信息，具体包括以下步骤：

步骤一、在打靶开始以前测量实验靶的三维空间信息，选取测得特征点；

步骤二、对靶准直器进行定位，通过靶准直器运输机构将靶准直器伸出保护仓到达真空靶室的中心靶点位置，通过实时监测靶准直器上的一对十字叉丝反射镜以精密定位靶准直器的位置和姿态，并利用六自由度机器人Ⅱ对靶准直器位姿做精密调整；

步骤三、对主动靶进行定位，通过主动靶运输机构将主动靶送至真空靶室中心附近，依次从各靶孔目的位置开始，通过系统自动选择某个合适的工作姿态，控制系统将自动解算出主动靶的目的位置信息，以及各个定位线或基准线在靶准直器的相机组中的成像位置信息，以解算出的位置信息为目标，通过六自由度机器人Ⅰ精密调整主动靶的位置和工作朝向，使主动靶中心与目的位置重合；

步骤四、利用主动靶引导打靶瞄准光束位置，打开打靶瞄准光束，使其投射到主动靶靶面上，利用主动靶的成像功能读出打靶瞄准光斑位置和主动靶中心对应像素之间的偏差，并据此反馈给光束瞄准调整机构，引导光斑中心调整至主动靶中心像素；

步骤五、选择下一靶孔，利用两维正交转台改变主动靶朝向，再通过步骤三的动作调整主动靶中心位置，通过步骤四动作引导相关打靶瞄准光束，依次引导完所有靶孔的所有打靶瞄准光束；