CN210731351U - 一种激光准直和控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种激光准直和控制系统，包括光学调制系统和带反馈的准直系统，光学调制系统和带反馈的准直系统通过真空管传输激光；光学调制系统包括激光器、衰减组件、光路折转组件、聚焦透镜、准直透镜、电动反射镜、可调镜头和可变光阑；光学调制系统集成在一个箱体内；带反馈的准直系统包括CCD探测组件和工控机，CCD探测组件包括缩束器、基准探测器、密封仓、波纹管、光栅尺、驱动器和驱动控制板，工控机通过网口连接驱动控制板和基准探测器。本实用新型提供的一种激光准直和控制系统，能够通过给定基准建立稳定的激光束基准，控制激光束的出射位置和出射角度，同时对激光束进行扩束，并保持激光束稳定。
Description
技术领域
本实用新型涉及激光技术领域，具体涉及一种激光准直和控制系统。
背景技术
随着激光科学与技术的不断发展，激光在通讯、医疗、国防和制造等领域的地位越来越重要。由于激光直线传播的特性，被广泛应用于对准系统中。传统的激光探测装置在光束的准直的定位过程中需要大量的手动调整时间，很难满足测试过程中的灵活要求，这给测量带来了很大的困难。
实用新型内容
本实用新型提供了一种激光准直和控制系统，能够通过给定基准建立稳定的激光束基准，控制激光束的出射位置和出射角度，同时对激光束进行扩束，并保持激光束稳定。
本实用新型采用如下技术方案：
一种激光准直和控制系统，包括光学调制系统和带反馈的准直系统，所述光学调制系统和带反馈的准直系统通过真空管传输激光；
所述光学调制系统包括激光器、衰减组件、光路折转组件、聚焦透镜、准直透镜、电动反射镜、可调镜头和可变光阑；所述激光器、衰减组件、可调镜头、聚焦透镜、光路折转组件、准直透镜、电动反射镜、可变光阑依次设置，所述真空管设置于所述可变光阑之后，所述光学调制系统集成在一个箱体内；
所述带反馈的准直系统包括CCD探测组件和工控机，所述CCD探测组件包括缩束器、基准探测器、密封仓、波纹管、光栅尺、驱动器和驱动控制板，所述缩束器、基准探测器依次设置，所述基准探测器通过位移驱动器连接并固定在所述密封仓内，所述密封仓内通过机械结构固定所述光栅尺，所述密封仓固定在被测基准上，所述密封仓通过波纹管固定在所述真空管上；所述工控机通过网口连接驱动控制板和基准探测器，所述工控机通过USB接口连接所述可调镜头和电动反射镜。
进一步地，所述电动反射镜的数量为两个，所述两个电动反射镜依次设置，所述两个电动反射镜均通过USB接口连接所述工控机。
进一步地，所述CCD探测组件的数量为两个所述两个CCD探测组件依次固定于真空管中。
进一步地，所述电动反光镜还包括压电陶瓷促动器。
进一步地，所述衰减组件为衰减片。
进一步地，还包括电动平移台，所述可调镜头固定所述电动平移台上。
进一步地，所述可调镜头为调焦组件。
进一步地，所述光栅尺的数量为两个，所述两个光栅尺成九十度角的固定在密封仓内。
进一步地，所述激光器为He-Ne激光器。
光源选用He-Ne激光器。该激光器的功率稳定误差为2％，基模成份TEM00>95％。通过滤波激光的模式稳定性可达到98％。
本实用新型的有益效果为：
(1)光学调制系统能够控制激光束的出射位置和出射角度，同时对激光束进行扩束。
(2)带反馈的准直系统在加速器两端的地面选定定位基准，在两个定位基准上分别安装CCD探测组件，通过CCD探测组件探测光斑位置，反馈给控制系统；闭环控制激光束发射使之穿过两个定位点中心，保持激光束稳定。
(3)驱动器可实现横向连续位移，使得探测位置更加灵活，可用作扩展量程和闭环控制，提高测量精度。
(4)通过网口与驱动控制板通信，控制驱动器将基准探测器驱动至光束中心，采集基准探测器图像和光栅尺的位置反馈给工控机，驱动控制板控制驱动器，采集光栅尺数据，最终通过网口回传给工控机，工控机可通过计算得到的光斑位移量和基准探测器位置得到激光束的调整量。
附图说明
图1为本实用新型一种激光准直和控制系统的结构示意图。
图2为本实用新型中光学调制系统的结构示意图。
图3为本实用新型中基准探测器和缩束器的位置示意图。
图4为本实用新型中CCD探测组件的结构示意图。
图5为本实用新型中带反馈的准直系统的结构示意图。
图6为本实用新型控制流程示意图。
附图中，光学调制系统1、CCD探测组件21、工控机22、激光器11、衰减组件12、可调镜头13、聚焦透镜14、光路折转组件15、准直透镜16、电动反射镜17、可变光阑18、缩束器211、基准探测器212、密封仓213、驱动器214、驱动控制板215、光栅尺216、波纹管217、真空管218、玻璃封窗219、被测基准2110、管道支撑件2111、基准支撑件2112。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。
如图1所示，一种激光准直和控制系统，包括光学调制系统1和带反馈的准直系统，光学调制系统1和带反馈的准直系统通过真空管传输激光；
如图2所示，光学调制系统1包括激光器11、衰减组件12、光路折转组件15、聚焦透镜14、准直透镜16、电动反射镜17、可调镜头13和可变光阑18，衰减组件12为衰减片，可调镜头13为调焦组件，激光器11为He-Ne激光器；激光器11、衰减组件12、可调镜头13、聚焦透镜14、光路折转组件15、准直透镜16、电动反射镜17、可变光阑18依次设置，电动反射镜17的数量为两个，两个电动反射镜17依次设置，电动反光镜还包括压电陶瓷促动器；真空管设置于可变光阑18之后，光学调制系统1集成在一个箱体内；还包括电动平移台，可调镜头13固定电动平移台上。
光束的出射位置和出射方向是由两面电动反射镜17控制，电动反射镜17可利用压电陶瓷促动器对两个轴的角度进行调节；光束的发散角是由固定在电动平移台上的可调镜头13调整，电动平移台可前后移动调焦，光束直径由可变光阑18进行调节。
光学调制系统1起到扩束和光束控制的作用。由于激光在长距离传输中衍射对光束直径大小有一定影响，扩束的直径由光束传输距离和波长共同确定。光学调制系统1实现的控制功能为出射光横向位移、出射光方向和出射光发散角。激光器11的光束要穿过前后两个基准定位点的中心，当激光束与定位点不重合时同时调整激光束的出射位置和出射方向才能使激光光束对准基准点。由于温度、机械应力或其他原因导致的光束发散或光束直径的变化可以通过可调镜头13保证光束质量。
带反馈的准直系统包括CCD探测组件21和工控机22，CCD探测组件21包括缩束器211、基准探测器212、密封仓213、波纹管217、光栅尺216、驱动器214和驱动控制板215。如图3所示，缩束器211、基准探测器212依次设置；如图4所示，所述基准探测器212通过驱动器214连接并固定在所述密封仓213内，所述密封仓213内通过机械结构固定所述光栅尺216，所述密封仓213固定在被测基准2110上，所述密封仓213通过波纹管217固定在所述真空管218上。光栅尺216的数量为两个，两个光栅尺216成九十度角的固定在密封仓213内。如图5所示，工控机22通过网口连接驱动控制板215和基准探测器212，工控机22通过USB接口连接可调镜头13和两个电动反射镜17。
普通基准探测器212靶面小于光斑直径，无法对光斑位置进行完整的成像，因此采用光学缩束系统将光束耦合到光电基准探测器212。通过测量基准探测器212相对激光束基准的横向偏差，即可测出被测基准与激光对准基准的相对偏差。工作状态的基准探测器212位于对准激光束基准直线上，非工作状态的基准探测器212通过运动机构回缩，保证激光对准光束的光路畅通，检测中每个基准探测器212都要在工作状态和非工作状态来回切换。
如图5所示，工控机22通过网口与驱动控制板215通信，控制驱动器214将基准探测器212驱动至光束中心，采集基准探测器212图像和光栅尺216的位置并反馈。驱动控制板215主要控制驱动器214，采集光栅尺216数据，最终通过网口回传给工控机22。通过工控机22得到的光斑位移量和基准探测器212位置得到激光束的调整量，计算出激光光束出射角度偏差和位置偏差。工控机22还通过USB连接可调节镜头和电动反光镜，工控机22通过计算的激光束发射角度和位置偏差，控制电动反射镜17调整出射的位置和角度对偏差进行校正，在激光束光强分布和发散角度发生变化时通过可调镜头13矫正。
本实用新型的有益效果为：
(1)光学调制系统能够控制激光束的出射位置和出射角度，同时对激光束进行扩束。
(2)带反馈的准直系统在加速器两端的地面选定定位基准，在两个定位基准上分别安装CCD探测组件，通过CCD探测组件探测光斑位置，反馈给控制系统；闭环控制激光束发射使之穿过两个定位点中心，保持激光束稳定。
(3)驱动器可实现横向连续位移，使得探测位置更加灵活，可用作扩展量程和闭环控制，提高测量精度。
(4)通过网口与驱动控制板通信，控制驱动器将基准探测器驱动至光束中心，采集基准探测器图像和光栅尺的位置反馈给工控机，驱动控制板控制驱动器，采集光栅尺数据，最终通过网口回传给工控机，工控机可通过计算得到的光斑位移量和基准探测器位置得到激光束的调整量。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (9)
1.一种激光准直和控制系统，其特征在于，包括光学调制系统和带反馈的准直系统，所述光学调制系统和带反馈的准直系统通过真空管传输激光；
所述光学调制系统包括激光器、衰减组件、光路折转组件、聚焦透镜、准直透镜、电动反射镜、可调镜头和可变光阑；所述激光器、衰减组件、可调镜头、聚焦透镜、光路折转组件、准直透镜、电动反射镜、可变光阑依次设置，所述真空管设置于所述可变光阑之后，所述光学调制系统集成在一个箱体内；
所述带反馈的准直系统包括CCD探测组件和工控机，所述CCD探测组件包括缩束器、基准探测器、密封仓、波纹管、光栅尺、驱动器和驱动控制板，所述缩束器、基准探测器依次设置，所述基准探测器通过位移驱动器连接并固定在所述密封仓内，所述密封仓内通过机械结构固定所述光栅尺，所述密封仓固定在被测基准上，所述密封仓通过波纹管固定在所述真空管上；所述工控机通过网口连接驱动控制板和基准探测器，所述工控机通过USB接口连接所述可调镜头和电动反射镜。
2.根据权利要求1所述的一种激光准直和控制系统，其特征在于，所述电动反射镜的数量为两个，所述两个电动反射镜依次设置，所述两个电动反射镜均通过USB接口连接所述工控机。
3.根据权利要求1所述的一种激光准直和控制系统，其特征在于，所述CCD探测组件的数量为两个，所述两个CCD探测组件依次固定于真空管中。
4.根据权利要求2所述的一种激光准直和控制系统，其特征在于，所述电动反射镜还包括压电陶瓷促动器。
5.根据权利要求1所述的一种激光准直和控制系统，其特征在于，所述衰减组件为衰减片。
6.根据权利要求1所述的一种激光准直和控制系统，其特征在于，还包括电动平移台，所述可调镜头固定所述电动平移台上。
7.根据权利要求6所述的一种激光准直和控制系统，其特征在于，所述可调镜头为调焦组件。
8.根据权利要求1所述的一种激光准直和控制系统，其特征在于，所述光栅尺的数量为两个，所述两个光栅尺成九十度角的固定在密封仓内。
9.根据权利要求1所述的一种激光准直和控制系统，其特征在于，所述激光器为He-Ne激光器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201921556887.7U CN210731351U (zh) | 2019-09-19 | 2019-09-19 | 一种激光准直和控制系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201921556887.7U CN210731351U (zh) | 2019-09-19 | 2019-09-19 | 一种激光准直和控制系统 |
Publications (1)
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|---|---|
| CN210731351U true CN210731351U (zh) | 2020-06-12 |
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Family Applications (1)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114400494A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-04-26 | 广东职业技术学院 | 一种激光器自动调光方法 |
| CN115016096A (zh) * | 2022-07-06 | 2022-09-06 | 中国航空制造技术研究院 | 一种多级反射光路自动对准装置及方法 |
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2019
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114400494A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-04-26 | 广东职业技术学院 | 一种激光器自动调光方法 |
| CN114400494B (zh) * | 2021-12-30 | 2023-09-01 | 广东职业技术学院 | 一种激光器自动调光方法 |
| CN115016096A (zh) * | 2022-07-06 | 2022-09-06 | 中国航空制造技术研究院 | 一种多级反射光路自动对准装置及方法 |
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