CN107543682A - 一种主动抑制测试光路抖动的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种主动抑制测试光路抖动的装置及方法。主动抑制测试光路抖动装置由信标光，分光器，压电快反镜，控制计算机组成。整体方法为在测试光路检测端发射信标光，使用分光器耦合并入测试光，在测试光路中逆向传输到测试光路入光端。测试光路入光端安装有压电快反镜和分光器与检测相机。通过分光器将信标光分离出测试光，用检测相机采集光斑抖动，即为测试光路抖动。控制计算机使用质心算法计算信标光脱靶量控制压电快反镜对抖动补偿。本发明能有效抑制测试光路中由于平台等原因引起的抖动。
Description
技术领域
本发明涉及一种光路振动抑制方法，具体涉及复杂试验条件下测试光路抖动的主动抑制方法，可应用于跨平台光路搭建、测试、调校时使用。
背景技术：
在实际光学精密设备调校例如大型平行光管进行高精度测试时，测试设备通常和光路不能保证在同一平台上，地面的微小振动就会产生较大影响。对于大型被测设备来说，设备过重也会导致平台存在微小抖动。这类抖动对高精度测量来说是无法容忍的，需要采取一定的措施来抑制该抖动。
目前常用的抖动抑制措施多作用于光学设备安装平台，这种方法成本高，设计复杂，对于高频噪声抑制能力较弱。
发明内容：
为了解决背景技术中存在的技术问题，本发明采用了在测试光路中测量并抑制振动的方法，使用压电陶瓷式快反镜，信标光激光器，抖动检测相机，分光镜等器材，较为有效的实现了测试光路的稳定。
一种测试光路抖动的主动稳定装置，包括控制计算机1、信标光源2、第一分光镜3、压电陶瓷快反镜4、抖动检测相机5和第二分光镜6。其特征在于：
所述压电陶瓷快反镜4、抖动检测相机5和第二分光镜6安装于测试光路入射处，测时光路测试光依次经过第二分光镜6和压电陶瓷快反镜4进入测试光路，再经过第一分光镜3到的测试光路出光端。信标光和测试光路光源采用分光镜耦合和分离。信标光源2、第一分光镜3安装于测试光路出光处。
所用信标光源2的出射光经过第一分光镜3耦合进测试光路，从测试光路的出光端沿测试光路的逆向传播到测试光路入光端，依次经过压电陶瓷快反镜 4、第二分光镜6被抖动检测相机5捕获。
本发明有如下有益效果：
1.测量系统脱靶量计算与记录：使用控制计算机1，信标光源2配合抖动检测相机6和第一分光镜3、第二分光镜7实现在不影响光路的前提下实现对测试光路情况的测量和记录，方便后续实验处理。质心算法公式如下，其中i 和j分别表示图像行坐标和列坐标，f(i,j)表示图像第i行第j列像素值，T(i,j) 表示经过阈值处理后的图像在第i行第j列处像素值，Threhold表示计算阈值， M和N分别表示图像行数和列数，X,Y为质心行方向和列方向坐标，Xbia为行方向脱靶量，CenX为设置的行方向跟踪中心，Ybia为行方向脱靶量，CenY为设置的行方向跟踪中心。
Xbia＝CenX-X
Ybia＝CenY-Y
2.对振动噪声的精准抑制：根据抖动检测相机5中信标光源2入射光的脱靶量，使用压电陶瓷快反镜4实现对测试光路中的振动噪声尤其是频段较高频段的噪声实现微弧度级别的抑制；
附图说明：
图1测试系统示意图。图中细实线表示测试光路路线示意，粗虚线为光束稳定系统信标光光路，双点划线为控制电路连接示意图。图中1为控制计算机、2为信标光源、3为第一分光镜、4为压电陶瓷快反镜、5为抖动检测相机和6为第二分光镜构成。图中实线为测试光光路，虚线为信标光光路，点划线为控制电信号。
具体实施方式：
在测试光路光入光端分别放置压电陶瓷快反镜、第二分光镜、抖动检测相机；将信标光源、第一分光镜放于测试光路出光端。安装方式如图。开启信标光源，调整光路使得信标光经过压电陶瓷快反镜搭载抖动检测相机上，同时不影响测试光路。
调节信标光能量使得抖动检测相机接收到的能量合适。利用抖动检测相机测量此时从测试光路出光处打入的信标光抖动，该抖动形式即为测试光路中存在的抖动形式。
利用抖动检测相机采集测试信标光源的光斑，使用质心算法计算光斑脱靶量以此控制计算机并驱动压电陶瓷快反镜实现测试光路光束稳定。
Claims (2)
1.一种主动抑制测试光路抖动的装置，包括控制计算机(1)、信标光源(2)、第一分光镜(3)、压电陶瓷快反镜(4)、抖动检测相机(5)和第二分光镜(6)，其特征在于：
所述压电陶瓷快反镜(4)、抖动检测相机(5)和第二分光镜(6)安装于测试光路入射处，测时光路测试光依次经过第二分光镜(6)和压电陶瓷快反镜(4)进入测试光路，再经过第一分光镜(3)到的测试光路出光端。信标光和测试光路光源采用分光镜耦合和分离。信标光源(2)、第一分光镜(3)安装于测试光路出光处；
所用信标光源(2)的出射光经过第一分光镜(3)耦合进测试光路，从测试光路的出光端沿测试光路的逆向传播到测试光路入光端，依次经过压电陶瓷快反镜(4)、第二分光镜(6)被抖动检测相机(5)捕获。
2.一种基于权利要求1所述主动抑制测试光路抖动的装置的光路抖动抑制方法，其特征在于以下步骤：
1)测量系统脱靶量计算与记录：使用控制计算机(1)，信标光源(2)配合抖动检测相机(5)和第一分光镜(3)、第二分光镜(6)实现在不影响光路的前提下实现对测试光路情况的测量和记录，控制计算机(1)根据脱靶量对压电陶瓷快反镜(4)进行控制抑制抖动，方便后续实验处理。脱靶量公式如下，其中i和j分别表示图像行坐标和列坐标，f(i,j)表示图像第i行第j列像素值，T(i,j)表示经过阈值处理后的图像在第i行第j列处像素值，Threhold表示计算阈值，M和N分别表示图像行数和列数，X,Y为质心行方向和列方向坐标，Xbia为行方向脱靶量，CenX为设置的行方向跟踪中心，Ybia为行方向脱靶量，CenY为设置的行方向跟踪中心；
Xbia＝CenX-X
Ybia＝CenY-Y；
2)对振动噪声的精准抑制：根据抖动检测相机(5)中信标光源(2)入射光的脱靶量，使用压电陶瓷快反镜(4)实现对测试光路中的振动噪声尤其是频段较高频段的噪声实现微弧度级别的抑制。
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