CN102721368B - 束靶耦合传感器离线精密标定装置及标定方法 - Google Patents
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Abstract
束靶耦合传感器离线精密标定装置及标定方法，涉及一种束靶耦合传感器离线精密标定装置及标定方法。目的是为了提高束靶耦合传感器引导激光的打靶精度的问题。本装置包括：靶架、束靶耦合传感器、四个模拟激光源、上（下）部调焦平台、上（下）部束靶耦合监测系统、标定用靶、两个内调焦望远镜、传感器二维调整平台和防震平台；其标定方法是先以防震平台为基准面，调整束靶耦合传感器的镜面、CCD像面和靶面平行；再以靶面为基准面调整四束激光的入射角度均为45°，并将靶面上的光点在中心位置处重合为一点，传感器确定共轭面的位置及参数；内调焦望远镜，标定出束靶耦合传感器的中心位置，为下一次定位提供基准。用于辅助束靶耦合传感器精确打靶。
Description
技术领域
本发明涉及一种束靶耦合传感器离线精密标定装置及标定方法。
背景技术
惯性约束聚变的思想是利用高能粒子束在几纳秒的时间内将氘氚靶丸压缩到每立方厘米几百克的高密度，压强为几亿个大气压，从而使靶丸在局部形成热斑点火并燃烧。上世纪80年代末，美国科学家曾利用地下核爆的辐射能量成功地驱动了惯性约束核聚变，证实了这一技术路线的可行性。
随着激光技术的出现，击氘-氚靶，让它们产生受控的惯性约束核聚变从而释放出聚变能，这就是“激光核聚变”。
为了将多束激光引导到直径为几毫米的靶上，需要专门的精密装置，2010年我们成功申请了发明专利《一种基于共轭原理的束靶耦合传感器》，现已授权，该专利的公开号CN101303224，公开日2008年11月12日。
实际使用该束靶耦合传感器时，需要一系列装置配合使用，本发明所提出的装置就是配合该传感器一起使用提高打靶精度的装置。
发明内容
本发明的目的是为了提高束靶耦合传感器引导激光的打靶精度的问题，提供一种束靶耦合传感器离线精密标定装置及标定方法。
束靶耦合传感器离线精密离线标定装置，它包括：靶架、束靶耦合传感器、四个模拟激光源、上部调焦平台、下部调焦平台，上部束靶耦合监测系统、下部束靶耦合监测系统、标定用靶、两个内调焦望远镜、传感器二维调整平台和防震平台；
所述防震平台水平设置放置，所述靶架、上部调焦平台、下部调焦平台、两个内调焦望远镜和传感器二维调整平台均固定安装在防震平台上；
所述标定用靶固定在靶架上，并放置在束靶耦合传感器的上物镜光轴和中路物镜光轴的交点的位置上，束靶耦合传感器固定在传感器二维调整平台上，上部束靶耦合监测系统固定安装在上部调焦平台上，所述下部束靶耦合监测系统固定安装在下部调焦平台上，
所述四个模拟激光源分为两组，其中位于上方的两个模拟激光源为一组，该组模拟激光源所发射的两束激光以45°的入射角度入射至标定用靶的上表面的中心位置处，该两束激光垂直相交，交点落在标定用靶靶面的上表面上；位于标定用靶下方的两个模拟激光源为另一组，该组模拟激光源所发射的两束激光以45°的入射角度入射至标定用靶的下表面的中心位置处，该两束激光垂直相交，交点落在标定用靶靶面的下表面上；所述两个内调焦望远镜用于实现标定束靶耦合传感器的中心位置。
采用上述束靶耦合传感器离线精密离线标定装置的离线标定方法，它是通过如下步骤实现的：
步骤一、以防震平台为基准面，将束靶耦合传感器的上、下两路反射镜的镜面、CCD像面和标定用靶的靶面调整至相互平行；
步骤二、将四个模拟激光源及调整平台所发射激光的入射角度调整为45°；
步骤三、通过上部束靶耦合监测系统和下部束靶耦合监测系统分别将位于上面两侧的激光在标定用靶的靶面的两个光点重合为一点并引导至该靶面的中心位置处，位于下面两侧的激光在标定用靶的靶面的两个光点重合为一点并引导至该靶面的中心位置处；
步骤四、在束靶耦合传感器的CCD像面上观察靶和激光的分布情况，确定共轭面的位置及参数，实现束靶耦合传感器的精密标定；
步骤五、通过两个内调焦望远镜，标定出束靶耦合传感器的中心位置，为下一次定位标定用靶提供基准。
本发明的优点是：提高该束靶耦合传感器打靶精度，并为下一次打靶标定位置提供基准。
附图说明
图1为传感器离线精密标定装置的原理图；
图2为束靶耦合传感器工作原理。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述的束靶耦合传感器离线精密离线标定装置，它包括：靶架1、束靶耦合传感器2、四个模拟激光源3、上部调焦平台4、下部调焦平台11，上部束靶耦合监测系统5、下部束靶耦合监测系统12、标定用靶6、两个内调焦望远镜7、传感器二维调整平台8和防震平台9；
所述防震平台9水平设置放置，所述靶架1、上部调焦平台4、下部调焦平台11、两个内调焦望远镜7和传感器二维调整平台8均固定安装在防震平台9上；
所述标定用靶6固定在靶架1上，并放置在束靶耦合传感器2的上物镜光轴和中路物镜光轴的交点的位置上，
束靶耦合传感器2固定在传感器二维调整平台8上，上部束靶耦合监测系统5固定安装在上部调焦平台4上，所述下部束靶耦合监测系统12固定安装在下部调焦平台11上；
所述四个模拟激光源3分为两组，其中位于上方的两个模拟激光源为一组，该组模拟激光源所发射的两束激光以45°的入射角度入射至标定用靶6的上表面的中心位置处，该两束激光垂直相交，交点落在标定用靶6靶面的上表面上；位于标定用靶6下方的两个模拟激光源为另一组，该组模拟激光源所发射的两束激光以45°的入射角度入射至标定用靶6的下表面的中心位置处，该两束激光垂直相交，交点落在标定用靶6靶面的下表面上；所述两个内调焦望远镜7用于实现标定束靶耦合传感器2的中心位置。
本实施方式所述的束靶耦合传感器2的上物镜光轴和下物镜光轴同轴并与中路物镜光轴垂直相较于一点。
本实施方式所述的传感器二维调整平台8用于在水平的二维平面内调整束靶耦合传感器2的位置；
本实施方式所述的上部束靶耦合监测系统5用于实现将从上面发射过来的两路激光，引导到标定用靶6的上表面中心并完全重合。
本实施方式所述的下部束靶耦合监测系统12实现将从下面发射过来的两路激光，引导到标定用靶6的下表面中心并完全重合。
本实施方式所述的两台内调焦望远镜，用于标定出束靶耦合传感器的中心位置，为传感器在靶室内定位提供基准在靶室内定位提供基准。
本实施方式所述的四个模拟激光源3分别固定安装在四个模拟激光调整平台上，该模拟激光调整平台固定安装在防震平台9上。
本实施方式中的束靶耦合传感器的进行激光引导打靶原理如图2所示，该传感器主要有上、中、下三路视觉系统组成，每路系统由物镜和CCD相机组成。CCD采集的图像送入计算机进行图像处理。入射激光照在反射镜上，反射到CCD的像面上，若满足共轭关系（即图1所示各段距离d相等）那么光点和靶可以同时成像在上、下CCD像面上，通过靶点和光点在CCD的成像位置，可以计算出束靶耦合关系。
实际使用时，为保证这种束靶耦合关系，必须对束靶耦合传感器进行精密装校，主要保证束靶耦合传感器实现以下功能：
（1）实现传感器的中心与上（下）CCD像面相对于上（下）激光反射面共轭，确定共轭面的位置。
（2）保证上、下激光反射镜表面和上下CCD像面平行。
（3）上、下物镜光轴同轴并与中路物镜光轴垂直相交于一点。
（4）上、下物镜光轴与反射镜垂直，并与上、下CCD像面垂直且相交于其中心。
（5）中路物镜光轴与反射镜平行，且与中路CCD像面垂直且相交于其中心。
（6）各成像单元沿导轨运动轨迹与反射镜表面垂直。
具体实施方式二：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式为对实施方式一的上部束靶耦合监测系统5与下部束靶耦合监测系统12的进一步说明，本实施方式所述上部束靶耦合监测系统5与下部束靶耦合监测系统12均位于束靶耦合传感器2的上物镜光轴的轴线上，且以标定用靶6为中心对称设置。
具体实施方式三：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式为对实施方式一的防震平台9的进一步说明，本实施方式所述防震平台9是由双零级大理石制成。
具体实施方式四：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式为对实施方式一的标定用靶6的进一步说明，本实施方式所述标定用靶6的靶面与束靶耦合传感器2的上物镜的镜面与下物镜的镜面平行设置。
具体实施方式五：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式为本实施方式所述束靶耦合传感器离线精密离线标定装置的标定方法，它是通过如下步骤实现的：
步骤一、以防震平台9为基准面，将束靶耦合传感器2的上、下两路反射镜的镜面、CCD像面和标定用靶6的靶面调整至相互平行；
步骤二、将四个模拟激光源及调整平台3所发射激光的入射角度调整为45°；
步骤三、通过上部束靶耦合监测系统5和下部束靶耦合监测系统12分别将位于上面两侧的激光在标定用靶6的靶面的两个光点重合为一点并引导至该靶面的中心位置处，位于下面两侧的激光在标定用靶6的靶面的两个光点重合为一点并引导至该靶面的中心位置处；
步骤四、在束靶耦合传感器2的CCD像面上观察靶和激光的分布情况，确定共轭面的位置及参数，实现束靶耦合传感器的精密标定；
步骤五、通过两个内调焦望远镜7，标定出束靶耦合传感器2的中心位置，为下一次定位标定用靶6提供基准。
本发明不局限于上述实施方式，还可以是上述各实施方式中所述技术特征的合理组合。
Claims (5)
1.束靶耦合传感器离线精密标定装置，其特征在于，它包括：靶架（1）、束靶耦合传感器（2）、四个模拟激光源（3）、上部调焦平台（4）、下部调焦平台（11），上部束靶耦合监测系统（5）、下部束靶耦合监测系统（12）、标定用靶（6）、两个内调焦望远镜（7）、传感器二维调整平台（8）和防震平台（9）；
所述防震平台（9）水平设置放置，所述靶架（1）、上部调焦平台（4）、下部调焦平台（11）、两个内调焦望远镜（7）和传感器二维调整平台（8）均固定安装在防震平台（9）上；
所述标定用靶（6）固定在靶架（1）上，并放置在束靶耦合传感器（2）的上物镜光轴和中路物镜光轴的交点的位置上；
束靶耦合传感器（2）固定在传感器二维调整平台（8）上，上部束靶耦合监测系统（5）固定安装在上部调焦平台（4）上，下部束靶耦合监测系统（12）固定安装在下部调焦平台（11）上；
所述四个模拟激光源（3）分为两组，其中位于上方的两个模拟激光源为一组，该组模拟激光源所发射的两束激光以45°的入射角度入射至标定用靶（6）的上表面的中心位置处，该两束激光垂直相交，交点落在标定用靶（6）靶面的上表面上；位于标定用靶（6）下方的两个模拟激光源为另一组，该组模拟激光源所发射的两束激光以45°的入射角度入射至标定用靶（6）的下表面的中心位置处，该两束激光垂直相交，交点落在标定用靶（6）靶面的下表面上；所述两个内调焦望远镜（7）用于实现标定束靶耦合传感器（2）的中心位置。
2.根据权利要求1所述的束靶耦合传感器离线精密标定装置，其特征在于：所述上部束靶耦合监测系统（5）与下部束靶耦合监测系统（12）均位于束靶耦合传感器（2）的上物镜光轴的轴线上，且以标定用靶（6）为中心镜像对称设置。
3.根据权利要求1所述的束靶耦合传感器离线精密标定装置，其特征在于：所述防震平台（9）是由双零级大理石制成。
4.根据权利要求1所述的束靶耦合传感器离线精密标定装置，其特征在于：所述标定用靶（6）的靶面与束靶耦合传感器（2）的上物镜的镜面与下物镜的镜面平行设置。
5.基于权利要求1所述的束靶耦合传感器离线精密标定装置的标定方法，其特征在于，它是通过如下步骤实现的：
步骤一、以防震平台（9）为基准面，将束靶耦合传感器（2）的上、下两路反射镜的镜面、CCD像面和标定用靶（6）的靶面调整至相互平行；
步骤二、以标定用靶（6）的上下表面为基准调整四个模拟激光源（3）所发射激光的入射角度均为45°；
步骤三、通过上部束靶耦合监测系统（5）和下部束靶耦合监测系统（12）分别将位于上面两侧的激光在标定用靶（6）的上靶面的两个光点重合为一点并引导至该靶面的中心位置处，位于下面两侧的激光在标定用靶（6）的下靶面的两个光点重合为一点并引导至该靶面的中心位置处；
步骤四、在束靶耦合传感器（2）的CCD像面上观察靶和激光的分布情况，确定共轭面的位置及参数，实现束靶耦合传感器的精密标定；
步骤五、通过两个内调焦望远镜（7），标定出束靶耦合传感器（2）中放置标定用靶（6）的中心位置，为下一次定位标定用靶（6）提供基准。
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