[发明专利]用于激光光束质量分析仪的机电复合式调光系统有效

专利信息
申请号: 201310272722.8 申请日: 2013-07-02
公开(公告)号: CN103309031A 公开(公告)日: 2013-09-18
发明(设计)人: 王彩霞;王晓曼;刘鹏;景文博;王菲 申请(专利权)人: 长春理工大学
主分类号: G02B26/04 分类号: G02B26/04;G01D11/00
代理公司: 长春科宇专利代理有限责任公司 22001 代理人: 马守忠
地址: 130022 *** 国省代码: 吉林;22
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摘要: 发明提供的用于激光光束质量分析仪的机电复合式调光系统,包括单轮可变光学衰减器、CCD相机、步进电机、电控系统、PC机。对采集到的一幅图像,入射激光束经过单轮可变光学衰减器,再经过CCD相机预置快门时间衰减后,PC机对采集到的一幅新的光斑图像,根据灰度值的大小,通过电控系统调整CCD相机的电子快门时间档,再联合单轮可变光学衰减器,实现了入射激光光强的连续衰减,线性度好、动态范围大、激光光束质量分析仪器衰减模块体积小,使用方便。激光光束质量分析仪中传统光强光楔式连续衰减存在的调光范围窄,大约20-300倍,本发明的调光系统获得调光5000倍的宽动态范围。
搜索关键词: 用于 激光 光束 质量 分析 机电 复合 调光 系统
【主权项】:
一种用于激光光束质量分析仪的机电复合式调光系统,其特征在于,包括单轮可变光学衰减器(1)、CCD相机(2)、步进电机(3)、电控系统(4)、PC机(5);单轮可变光学衰减器(1)和CCD相机(2)、步进电机(3)连接,电控系统(4)和CCD相机(2)、步进电机(3)、PC机(5)连接;所述的单轮可变光学衰减器(1)是一个具有固定衰减量的光学圆盘,光学圆盘上装有直径相等的六个衰减片和2个相邻第一圆孔(6)、第二圆孔(7),它们的圆心均布在同一个圆上;光学圆盘的中心圆(14)与步进电机(3)的轴键连接,步进电机(3)带动单轮可变光学衰减器(1)的转动;所述的第一衰减片(8)、第二衰减片(9)、第三衰减片(10),第四衰减片(11)、第五衰减片(12)、第六衰减片(13)的衰减倍率分别为10、31、100、 360、1000、2500顺次增加;单轮可变光学衰减器(1)的第二圆孔(7)的圆心与圆盘中心所成直线与垂直线的正方向成45度角时,单轮可变光学衰减器(1)处于初始位置;在单轮可变光学衰减器(1)的初始位置后,步进电机(3)每顺时针转动45度,单轮可变光学衰减器(1)为光路提供10倍至2500倍六挡逐渐增加的光强衰减率;所述的CCD相机(2)是带有电子快门自动控制的CCD相机; CCD相机有电子快门控制时序,快门速度或曝光时间取决于VINT脉冲的脉宽;CCD相机(2)的电子快门曝光时间的初始化值为1/1000秒, CCD相机(2)的电子快门曝光时间共有9档,分别为1/60秒、1/120秒、1/250秒、1/500秒、1/1000秒、1/4500秒、1/6000秒、1/10000秒、1/31000秒;所述的步进电机(3)是两相异步混合式步进电机,步距角为1.8度,在电控系统(4)的控制下,单轮可变光学衰减器(1)为光路提供10倍‑2500倍的六挡的光强衰减率;所述的电控系统(4)用于步进电机(3)的控制和CCD相机(2)电子快门的自动控制;电控系统(4)主要由单片机(15)、光耦(16)、驱动电路(17)三部分组成,其中单片机(15)通过自身串口接收PC机(5)的控制命令,确定步进电机(3)的转动角度;光耦(16)起到光电隔离的作用;驱动电路(17)提供步进电机(3)转动所需的驱动脉冲;根据PC机(5)提供的控制命令,如果控制命令为01H,根据电控系统(4)中单片机(15)固化的激光光强连续衰减控制软件,单片机(15)输出VINT脉冲,CCD相机(2)接收到该脉冲后,电子快门变化1档;如果控制命令为00H,单片机(15)控制步进电机(3)的轴转动45度,单轮可变光学衰减器(1)随着转动45度,圆周上将有一个新的衰减片实现新一档的衰减量;所述的PC机(5),根据内置的图像采集卡采集的当前光斑的灰度值,确定下一时刻单轮可变光学衰减器(1)的位置和CCD相机(2)的电子快门控制脉冲的宽度,调整入射激光光强,保证经图像采集卡后激光光强量化后的灰度值在180‑230之间;数字图像中各个像素所具有的明暗程度由灰度值所标识,将白色的灰度值定义为255,黑色灰度值定义为0,而由黑到白之间的明暗度均匀地划分为256个等级;如果采集卡得到的当前激光图像的灰度值在180‑230之间,认为当前数据有效,否则,认为当前数据无效,丢弃此帧数据。
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