RU2601505C1 - Method of guiding radiation of multi-channel laser at preset points of target and system for its implementation - Google Patents

Method of guiding radiation of multi-channel laser at preset points of target and system for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2601505C1
RU2601505C1 RU2015138015/28A RU2015138015A RU2601505C1 RU 2601505 C1 RU2601505 C1 RU 2601505C1 RU 2015138015/28 A RU2015138015/28 A RU 2015138015/28A RU 2015138015 A RU2015138015 A RU 2015138015A RU 2601505 C1 RU2601505 C1 RU 2601505C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
target
sensors
center
camera
coordinates
Prior art date
Application number
RU2015138015/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Иванович Вензель
Евгений Валентинович Калашников
Максим Александрович Куликов
Игорь Иванович Соломатин
Александр Ваникович Чарухчев
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом")
Priority to RU2015138015/28A priority Critical patent/RU2601505C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2601505C1 publication Critical patent/RU2601505C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10Beam splitting or combining systems
    • G02B27/16Beam splitting or combining systems used as aids for focusing
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21BFUSION REACTORS
    • G21B1/00Thermonuclear fusion reactors
    • G21B1/11Details
    • G21B1/23Optical systems, e.g. for irradiating targets, for heating plasma or for plasma diagnostics
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/10Nuclear fusion reactors

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: method of guiding radiation of a multi-channel laser at preset points of the target and a system for its implementation are based on using the same six sensors installed around the target chamber (TC) in pairs opposite each other. Herewith four sensor are arranged in the equatorial plane of the TC, a two - in the poles zones. Adjustment of the target is performed with the help of two cubic target simulators. One of the simulators is made in the form of a cube with mirror faces and optical marks, the other one - in the form of a cube, faces of which are provided with two areas - the central one with a dull surface, and the peripheral one with a mirror surface. Command for actuators of displacements, target position control, image processing are performed automatically.
EFFECT: technical result is the possibility to use for different types of targets without limitation the type of geometry information of beams on the target and faster operation.
6 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к оптической технике, а именно к многоканальным излучателям и может быть использовано для автоматической юстировки и наведения пучков излучения на мишень при подготовке ее к физическим экспериментам.The invention relates to optical technology, namely to multi-channel emitters and can be used for automatic alignment and guidance of radiation beams on a target in preparation for physical experiments.

Задачей, стоящей в рассматриваемой области техники, является создание способа и устройства, обеспечивающих точное сведение нескольких пучков и фокусировку излучения на требуемой дистанции в предельно малое пятно.The challenge facing the field of technology is the creation of a method and device that ensure accurate mixing of several beams and focusing the radiation at the required distance into an extremely small spot.

Известны способ и устройство наведения излучения в заданную точку мишени при подготовке ее к физическим экспериментам на многоканальной лазерной установке LMJ [Michel Luttmann et.al. Laser Megajoule alignment to target center. Proc. of SPIE, v. 7916, 79160N (2011)]. Способ включает в себя определение, фиксацию и воспроизведение координат центра сферической мишенной камеры (МК), сведение и фокусировку пучков лазерных каналов в заданные точки устройства, устанавливаемого в центральную область камеры, и юстировку самой мишени. Юстировку лазерных пучков на мишень, расположенную в центре сферической МК, в данном способе осуществляют с помощью специального устройства, называемого the Common Reference (CR), вводимого в центральную область камеры. CR является краеугольным камнем в процедуре определения координат центра МК установки LMJ и точного наведения лазерных пучков на мишень. Оно содержит источник непрерывного юстировочного излучения и вращающееся зеркало с центром, сохраняющим свое местоположение. В состав оборудования для определения координат центра камеры и юстировки мишени входят также 6 телемикроскопов, называемых SOPAC, расположенных вокруг МК парами друг напротив друга с общей осью, проходящей через центр камеры в отъюстированном положении. При этом SOPAC калибруют с помощью еще одного специального устройства, вводимого в центральную область МК, которое содержит набор шариков. Наведение и фокусировка лазерных пучков осуществляется методом автоколлимации с помощью CR и устройства, называемого Alignment Sensor (AS), расположенного в конце секции усилителя вблизи пространственного фильтра.A known method and device for directing radiation to a given point of a target when preparing it for physical experiments on a multi-channel laser system LMJ [Michel Luttmann et.al. Laser megajoule alignment to target center. Proc. of SPIE, v. 7916, 79160N (2011)]. The method includes determining, fixing and reproducing the coordinates of the center of the spherical target camera (MK), converting and focusing the laser beam beams to predetermined points of the device installed in the central region of the camera, and aligning the target itself. The alignment of laser beams on a target located in the center of a spherical MK in this method is carried out using a special device called the Common Reference (CR), introduced into the central region of the camera. CR is the cornerstone in determining the coordinates of the center of the MK of the LMJ installation and the precise pointing of laser beams to the target. It contains a source of continuous alignment radiation and a rotating mirror with a center that maintains its location. The equipment for determining the coordinates of the center of the camera and aligning the target also includes 6 telemicroscopes, called SOPACs, arranged around the MK in pairs opposite each other with a common axis passing through the center of the camera in the aligned position. In this case, SOPAC is calibrated using another special device introduced into the central region of the MK, which contains a set of balls. The laser beams are guided and focused by autocollimation using a CR and a device called the Alignment Sensor (AS) located at the end of the amplifier section near the spatial filter.

Юстировка на установке LMJ предполагает связывание каждого телемикроскопа SOPAC путем его облучения от точечного источника непрерывного юстировочного излучения CR при вращении зеркала CR вокруг центра, помещенного в центральную область МК. В дальнейшем, когда устройство CR удалено, вводится мишень, она юстируется с помощью 6-ти откалиброванных телемикроскопов SOPAC путем совмещения трех теневых изображений мишени (профилей) с электронными теневыми изображениями мишени в отъюстированном положении.Adjustment at the LMJ installation involves linking each SOPAC telemicroscope by irradiating it from a point source of continuous CR alignment radiation while rotating the CR mirror around a center placed in the central region of the MC. Subsequently, when the CR device is removed, the target is introduced, it is adjusted using 6 calibrated SOPAC telemicroscopes by combining three shadow images of the target (profiles) with electronic shadow images of the target in the aligned position.

Достоинством такой схемы наведения лазерных пучков на мишень и юстировки мишени является отсутствие ограничения на геометрию сведения лазерных пучков на мишень, а недостатками - сложность конструкции RC и AS, большое количество SOPAC (6 штук), которые также необходимы для контроля координат центра камеры и юстировки мишени.The advantage of such a scheme of pointing laser beams to the target and alignment of the target is the absence of restrictions on the geometry of the laser beams to the target, and the disadvantages are the complexity of the design of RC and AS, a large number of SOPAC (6 pieces), which are also necessary to control the coordinates of the center of the camera and align the target .

Известны способ и система наведения излучения многоканальной лазерной установки на мишень по патенту RU 2532649, публик. 10.11.2014. Для повышения точности настройки параметров лазерного излучения на мишени устройство включает первый объектив, первый и второй линзовые компоненты которого установлены с возможностью перемещения вдоль оптической оси объектива. Третий линзовый компонент установлен неподвижно. Система включает лазер наведения и, по меньшей мере, один дополнительный, идентичный первому объектив, расположенные таким образом, что оптические оси лазера наведения и всех объективов пересекаются в одной точке. Расстояния от оптической оси лазера наведения до оптических осей объективов одинаковы. Каждый объектив дополнительно включает плоскопараллельную пластину, установленную перед первым компонентом с возможностью поворота вокруг оси, перпендикулярной меридиональной плоскости системы. Все оптические компоненты объективов выполнены из кварцевого стекла. Плоскопараллельные пластины, первые и вторые компоненты объективов кинематически синхронизированы друг с другом.A known method and system for directing the radiation of a multi-channel laser installation on a target according to patent RU 2532649, the public. 11/10/2014. To increase the accuracy of tuning the parameters of laser radiation on the target, the device includes a first lens, the first and second lens components of which are mounted with the ability to move along the optical axis of the lens. The third lens component is fixedly mounted. The system includes a targeting laser and at least one additional lens identical to the first, arranged so that the optical axes of the targeting laser and all lenses intersect at one point. The distances from the optical axis of the guidance laser to the optical axes of the lenses are the same. Each lens additionally includes a plane-parallel plate mounted in front of the first component with the possibility of rotation around an axis perpendicular to the meridional plane of the system. All optical components of the lenses are made of quartz glass. Plane-parallel plates, the first and second lens components are kinematically synchronized with each other.

Способ включает в себя следующие процессы. Перед началом работы оптический выход каждого объектива оптически сопрягают с выходом каждого их каналов лазера. Включают лазер наведения и по его лучу ориентируют объективы в пространстве так, чтобы излучение многоканального лазера было направлено в сторону мишени. При перефокусировке с меньшей на большую дистанцию первый линзовый компонент каждого объектива синхронно с первыми линзовыми компонентами остальных объективов движется к лазеру наведения, второй - в противоположную сторону, а третий остается на месте. Сведение и фокусировка пучков излучения многоканальной лазерной установки в одну точку, расположенную на оси лазера наведения, достигаются синхронным поворотом плоскопараллельных кварцевых пластин.The method includes the following processes. Before starting work, the optical output of each lens is optically coupled to the output of each of their laser channels. The guidance laser is turned on and lenses are oriented in space along its beam so that the radiation of the multi-channel laser is directed toward the target. When refocusing from a shorter distance, the first lens component of each lens synchronously with the first lens components of the remaining lenses moves toward the guidance laser, the second one in the opposite direction, and the third one remains in place. The reduction and focusing of the radiation beams of a multichannel laser system at a single point located on the axis of the guidance laser is achieved by synchronous rotation of plane-parallel quartz plates.

Недостатком известного способа и системы является наличие ограничений на симметрию облучения мишени.The disadvantage of this method and system is the presence of restrictions on the symmetry of irradiation of the target.

Также известны способ и комплекс наведения излучения [S J. Boege et.al. NIF pointing and centering systems and target alignment using a 351 nm laser source / Proc. of SPIE, v. 3047, 0276X (1997)] многоканальной лазерной установки NIF [D.H. Kalantar et. al. An overview of target and diagnostic alignment at the National Ignition Facility. Proc. of SPIE, v. 8505, 850509 (2012)] на мишень, которые выбраны в качестве наиболее близкого аналога.Also known are a method and a complex of radiation guidance [S J. Boege et.al. NIF pointing and centering systems and target alignment using a 351 nm laser source / Proc. of SPIE, v. 3047, 0276X (1997)] NIF multi-channel laser system [D.H. Kalantar et. al. An overview of target and diagnostic alignment at the National Ignition Facility. Proc. of SPIE, v. 8505, 850509 (2012)] on the target, which are selected as the closest analogue.

Способ наведения излучения основывается на видеоизображениях базы отсчета (световых маркеров) и пучков и включает предварительную монтажную юстировку источника юстировочного излучения, иллюминаторов МК и датчиков, определение, фиксацию и воспроизведение координат центра сферической МК, сведение и фокусировку пучков лазерных каналов в заданные точки мишени, устанавливаемой в центральной области МК, и юстировку мишени. Определение и воспроизведение координат центра МК осуществляют при помощи установленных под углом 90° двух датчиков контроля координат центра МК, так называемые the Chamber Center Reference System (CCRS), в количестве 2 штук, расположенных за пределами сферической камеры. Каждый CCRS представляет собой оптическую систему с двумя фотоприемниками, осветительным (излучатель), автоколлимационным (коллиматор) и измерительным (микротелескоп) каналами, которые определяют две угловые и две линейные координаты наблюдаемого объекта - имитатора мишени. Для определения координат центра МК вводят в центр МК имитатор мишени, выполненный в виде шарика, вводимого на позиционере с точностью 0,1 мм в центр МК, и осуществляют следующие процедуры. Оси датчиков контроля координат центра МК устанавливают по центру изображения шарика, фокусируют измерительный канал на поверхность имитатора мишени, смещением датчиков совмещают изображение центра имитатора мишени, который принимают за центр МК, с центром датчика, фиксируют и сохраняют значения линейных и угловых координат центра МК для этих датчиков, а положение датчиков оставляют неизменным. Далее осуществляют сведение и фокусировку лазерных пучков в заданные точки мишени с помощью специального устройства сведения пучков и юстировки мишени, the Target Alignment Sensor (TAS) [P. Di Nicola et.al. Beam and target alignment at the NIF using Target Alignment Sensor (TAS). Proc. of SPIE, v. 8505, 850508 (2012)]. Это устройство устанавливают в МК с совмещением координат его центра с ранее определенными координатами центра МК. Устройство сведения пучков и юстировки мишени представляет собой оптическую систему, состоящую из двух измерительных каналов, расположенных по одной оси, и дополнительного канала, расположенного ортогонально. Каждый из каналов, расположенных по одной оси, включает камеру и зеркало с линзой в центре, ортогональный им канал включает камеру и линзу. Геометрия устройства сведения и юстировки позволяет сводить пучки излучения от всех каналов лазера в две точки пространства центральной зоны МК, соответствующие центрам отверстий ввода цилиндрического бокс-конвертора с рабочей мишенью, меняя направления пучков. Контроль сведения осуществляют по двум соосным камерам. Далее заводят в центр устройства сведения бокс-конвертор с рабочей мишенью, контролируя его положение двумя соосными камерами устройства сведения до совмещения изображения центра его отверстий с центром матриц камер, при этом вертикальное позиционирование бокс-конвертора осуществляют третьей камерой.The radiation guidance method is based on video images of the reference base (light markers) and beams and includes preliminary mounting alignment of the alignment radiation source, MK windows and sensors, determination, fixation and reproduction of the coordinates of the center of a spherical MK, reduction and focusing of laser channel beams at predetermined target points, set in the central region of the MK, and alignment of the target. The coordinates of the MK center are determined and reproduced using two sensors for controlling the coordinates of the MK center, installed at an angle of 90 °, the so-called the Chamber Center Reference System (CCRS), in the amount of 2 pieces, located outside the spherical chamber. Each CCRS is an optical system with two photodetectors, a lighting (emitter), auto-collimation (collimator) and measuring (micro-telescope) channels that determine two angular and two linear coordinates of the observed object - a target simulator. To determine the coordinates of the MK center, a target simulator is introduced into the MK center, made in the form of a ball inserted on the positioner with an accuracy of 0.1 mm to the MK center, and the following procedures are carried out. The axes of the sensors for controlling the coordinates of the center of the MK are set in the center of the image of the ball, the measuring channel is focused on the surface of the target simulator, with the displacement of the sensors combine the image of the center of the target simulator, which is taken as the center of the MK, with the center of the sensor, record and store the values of linear and angular coordinates of the center of the MK for these sensors, and the position of the sensors is left unchanged. Next, the laser beams are reduced and focused at the given points of the target using a special device for beam reduction and target alignment, the Target Alignment Sensor (TAS) [P. Di Nicola et.al. Beam and target alignment at the NIF using Target Alignment Sensor (TAS). Proc. of SPIE, v. 8505, 850508 (2012)]. This device is installed in the MK with the combination of the coordinates of its center with the previously determined coordinates of the center of the MK. The device for beam reduction and target alignment is an optical system consisting of two measuring channels located on one axis and an additional channel located orthogonally. Each of the channels located on one axis includes a camera and a mirror with a lens in the center; the channel orthogonal to them includes a camera and a lens. The geometry of the alignment and alignment device allows the radiation beams from all laser channels to be reduced to two points in the space of the central MK zone, corresponding to the centers of the input openings of the cylindrical box converter with the working target, changing the beam directions. Control information is carried out in two coaxial chambers. Next, a box-converter with a working target is brought into the center of the reduction device, controlling its position with two coaxial cameras of the reduction device until the image of the center of its holes is aligned with the center of the camera arrays, while the box is converted vertically by the third camera.

Достоинством таких способа и комплекса является то, что при определение и контроле координат центра мишенной камеры имеется потребность всего в двух CCRS, а недостатком - невозможность использования CCRS такой конструкции в качестве датчика контроля юстировки мишени относительно центра МК, роль которого на установке NIF выполняет TAS, однако TAS позволяет сводить и фокусировать лазерные пучки в заданные точки только для определенного типа мишени и при определенных условиях ее облучения и непригодно, например, для кубической симметрии облучения мишени. Кроме того, юстировка занимает длительное время из-за невозможности обеспечения автоматизации всех процессов, входящих в нее.The advantage of such a method and complex is that when determining and controlling the coordinates of the center of the target camera, there is a need for only two CCRS, and the disadvantage is the inability to use CCRS of this design as a sensor for controlling the alignment of the target relative to the center of the MC, which TAS plays the role of NIF however, TAS allows laser beams to be focused and focused at given points only for a certain type of target and under certain conditions of its irradiation and is unsuitable, for example, for the cubic symmetry of irradiation the target. In addition, the adjustment takes a long time due to the inability to ensure automation of all processes included in it.

Техническим результатом, достигаемым за счет применения заявляемого способа, является обеспечение универсальности (применение для различных типов мишеней, без ограничения типа геометрии сведения пучков на мишень) и повышение быстродействия (автоматизация всех процессов, сокращение времени).The technical result achieved through the application of the proposed method is to ensure versatility (application for various types of targets, without limiting the type of geometry for reducing the beams to the target) and increase speed (automation of all processes, reducing time).

Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе наведения излучения многоканального лазера в заданные точки мишени, включающем предварительную монтажную юстировку источника котировочного излучения, иллюминаторов мишенной камеры и датчиков, определение центра мишенной камеры с помощью ортогонально расположенных вне мишенной камеры в ее экваториальной плоскости двух датчиков Д1 и Д2 с измерительным, автоколлимационным и осветительным каналами и устанавливаемого с помощью устройства позиционирования в центр мишенной камеры имитатора мишени, оси датчиков Д1 и Д2 устанавливают по центру изображения имитатора мишени, фокусируют измерительный канал на поверхность имитатора мишени, смещением датчиков совмещают изображение центра имитатора мишени с центром датчиков, центр имитатора мишени принимают за центр мишенной камеры, фиксируют и сохраняют значения линейных и угловых координат точек центра мишенной камеры для этих датчиков, оставляя неизменным их положение, далее осуществляют сведение и фокусировку всех пучков лазерных каналов в заданные точки пространства в центральной области мишенной камеры, фиксируют и сохраняют координаты точек фокусировки пучков, заводят в эту зону бокс-конвертор с рабочей мишенью до совмещения центров отверстий бокс-ковертора с заданными точками пространства, новым является то, что для фиксации координат точек центра мишенной камеры используют дополнительные датчики, аналогичные Д1 и Д2, два из которых ДЗ и Д4 располагают в экваториальной плоскости мишенной камеры соосно датчикам Д1 и Д2, а два других Д5 и Д6 - соосно друг другу в области полюсов мишенной камеры, в качестве имитатора мишени используют куб с зеркальными гранями и с оптическими метками на них, при определении и фиксации координат центра мишенной камеры для датчиков Д1 и Д2 осуществляют взаимную юстировку куба и датчиков, для чего оптические оси последних совмещают с нормалями к каждой из двух взаимно перпендикулярных зеркальных граней куба, потом аналогичным образом определяют и фиксируют координаты центра мишенной камеры для датчиков Д3 и Д4, а затем фиксируют координаты центра мишенной камеры для датчиков Д5 и Д6 путем их линейных и угловых подвижек и помещения в центр приемной площадки этих датчиков изображения вершины имитатора мишени для получения проекции его видимых граней в виде правильного шестиугольника с центром приемной площадки датчиков, а сведение всех пучков многоканального лазера в заданные точки пространства и юстировку мишени осуществляют с помощью этих же шести датчиков, но используя другой кубический имитатор мишени, каждая грань которого имеет две области - центральную с матовой поверхностью и периферийную с зеркальной поверхностью, причем лазерные пучки наводят на центры граней этого имитатора мишени и регистрируют оптические метки на гранях таким образом, чтобы с центром приемной площадки датчиков совпадали изображения метки на соответствующей грани куба для датчиков Д1-Д4, а для датчиков Д5 и Д6 -соответствующие вершины куба, при этом фокусировку и наведение пучков на точки граней имитатора мишени выполняют по командам автоматически путем продольных перемещений фокусирующей линзы финального оптического модуля и угловых заклонов зеркал системы транспортировки, после наведения и фокусировки всех лазерных пучков в заданные точки пространства в центральной области мишенной камеры координаты этих точек сведения и фокусировки всех лазерных пучков на гранях имитатора мишени фиксируют, после чего имитатор мишени выводят из мишенной камеры и заводят бокс-конвертор с рабочей мишенью, которую юстируют с помощью устройства позиционирования мишени и датчиков Д1-Д6.The specified technical result is achieved due to the fact that in the method of directing the radiation of a multi-channel laser to predetermined points of the target, including preliminary mounting alignment of the source of quotation radiation, portholes of the target camera and sensors, determining the center of the target camera using two orthogonally located outside the target camera in its equatorial plane sensors D1 and D2 with measuring, autocollimation and lighting channels and installed using a positioning device in the center of m of the target simulator camera, the axes of the sensors D1 and D2 are set in the center of the image of the target simulator, the measuring channel is focused on the surface of the target simulator, the image of the center of the target simulator is aligned with the center of the sensors with the sensors, the center of the target simulator is taken as the center of the target camera, the linear values are recorded and stored linear and the angular coordinates of the points of the center of the target chamber for these sensors, leaving their position unchanged, then reduce and focus all the laser beam beams to the given space points in the central region of the target camera, fix and save the coordinates of the focus points of the beams, bring the box converter with the working target into this zone until the centers of the openings of the box-cover are aligned with the given points of space, the new thing is that to fix the coordinates of the points of the center of the target camera they use additional sensors similar to D1 and D2, two of which DZ and D4 are aligned in the equatorial plane of the target camera coaxially with the sensors D1 and D2, and two other D5 and D6 are aligned with each other in the region of the target poles cube with mirror faces and with optical marks on them, when determining and fixing the coordinates of the center of the target chamber for sensors D1 and D2, the cube and sensors are mutually aligned, for which the optical axes of the latter are combined with the normals to each of two mutually perpendicular mirror faces of the cube, then the coordinates of the center of the target camera for sensors D3 and D4 are determined and fixed in a similar way, and then the coordinates of the center of the target camera for sensors D5 and D6 are fixed by and x linear and angular shifts and placing the image of the top of the target simulator in the center of the receiving area of these sensors to obtain a projection of its visible faces in the form of a regular hexagon with the center of the receiving area of the sensors, and all the beams of the multi-channel laser are reduced to given points in space and the target is aligned using these the same six sensors, but using a different cubic target simulator, each face of which has two areas - central with a matte surface and peripheral with a mirror surface and, moreover, laser beams point at the centers of the faces of this target simulator and register optical marks on the faces so that the image of the mark on the corresponding cube face for the sensors D1-D4 coincides with the center of the receiving area of the sensors, and for the sensors D5 and D6, the corresponding vertices of the cube in this case, the focusing and guidance of the beams to the points of the faces of the target simulator is carried out automatically according to commands by longitudinal displacements of the focusing lens of the final optical module and the angular slopes of the mirrors of the transportation system , after pointing and focusing all the laser beams to specified points in space in the central region of the target camera, the coordinates of these data points and focusing of all laser beams on the faces of the target simulator are fixed, after which the target simulator is removed from the target camera and a box converter with a working target is started, which adjust using the target positioning device and sensors D1-D6.

После определения и фиксации координат точек центра мишенной камеры могут осуществлять цифровую обработку результатов.After determining and fixing the coordinates of the points of the center of the target camera, they can digitally process the results.

Координаты точек сведения и фокусировки всех лазерных пучков многоканальной установки на гранях имитатора мишени могут фиксировать в электронной 3D модели мишенной камеры.The coordinates of the information and focus points of all laser beams of a multichannel setup on the faces of a target simulator can be recorded in an electronic 3D model of the target camera.

Юстировку мишени могут осуществлять, предварительно построив 3D модель мишени в отъюстированном положении в центре мишенной камеры в электронной трехмерной 3D модели мишенной камеры с ее теневыми изображениями для каждого датчика Д1-Д6, затем минимизируют отклонения теневых изображений рабочей мишени от теневых изображений, полученных на 3D модели.The target can be aligned by first building a 3D model of the target in the aligned position in the center of the target camera in an electronic three-dimensional 3D model of the target camera with its shadow images for each D1-D6 sensor, then the deviations of shadow images of the working target from shadow images obtained on the 3D model are minimized .

Юстировку мишени могут осуществлять с помощью зеркального прямоугольного параллелепипеда с оптическими метками и с заранее определенными координатами относительно отверстий бокс-конвертора, контроль положения которого осуществляют экваториальными датчиками, с помощью которых регистрируют координаты параллелепипеда относительно центра мишенной камеры, вычисляют рассогласование положения мишени относительно соответствующих точек пространства сведения сфокусированных ранее лазерных пучков всех каналов и величину рассогласования координат положения мишени уменьшают до требуемой минимальной величины с помощью устройства позиционирования.The alignment of the target can be carried out using a mirror rectangular parallelepiped with optical marks and with predetermined coordinates relative to the openings of the box converter, the position of which is controlled by equatorial sensors, with which the coordinates of the parallelepiped relative to the center of the target camera are recorded, the mismatch of the position of the target relative to the corresponding points of the information space is calculated previously focused laser beams of all channels and the magnitude is mismatched I coordinate position of the target is reduced to the minimum required via a positioning device.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в комплексе наведения излучения многоканального лазера в заданные точки мишени, содержащем устройство дистанционного определения и контроля координат центра мишенной камеры, которое включает имитатор мишени, установленный в центре мишенной камеры, и два датчика Д1 и Д2, установленных вне мишенной камеры под углом 90° друг к другу, каждый из которых состоит из микро телескопа с автоколлимационной визирной трубой, коллиматором, излучателем и приемником, устройство наведения пучков и контроля юстировки мишени, устройство позиционирования мишени в мишенной камере, исполнительные органы перемещений зеркал и линз систем транспортировки финального оптического модуля многоканальной установки, новым является то, что вокруг мишенной камеры дополнительно размещены четыре датчика, выполненные аналогично датчикам Д1 и Д2, два из которых Д3 и Д4 расположены в экваториальной плоскости соосно датчикам Д1 и Д2, а два других Д5 и Д6 - в области полюсов мишенной камеры соосно друг другу, при этом общая ось датчиков, расположенных напротив друг друга, проходит через центр мишенной камеры в отъюстированном положении и все датчики Д1-Д6 являются как датчиками устройства дистанционного определения и контроля координат центра мишенной камеры, так и датчиками устройства наведения пучков и контроля юстировки мишени, дополнительно введены устройство автоматической обработки изображений излучений и автоматизированный блок формирования команд исполнительным органам перемещений зеркал и линз систем транспортировки финального оптического модуля, при этом имитатор мишени устройства дистанционного определения и контроля координат центра мишенной камеры выполнен в виде куба с зеркальными гранями и оптическими метками, а в устройство наведения пучков и контроля юстировки мишени включен также кубический имитатор мишени, но его грани выполнены с двумя областями - центральная с матовой поверхностью, периферийная с зеркальной поверхностью, а размер ребер соответствует диаметру бокс-конвертора мишени, устройство позиционирования мишени снабжено автоматизированной системой управления положением мишени.The specified technical result is achieved due to the fact that in the complex of directing the radiation of a multi-channel laser to predetermined points of the target, containing a device for remote determination and control of the coordinates of the center of the target camera, which includes a target simulator installed in the center of the target camera, and two sensors D1 and D2 installed outside the target chamber at an angle of 90 ° to each other, each of which consists of a micro telescope with an autocollimation sighting tube, a collimator, an emitter and a receiver, a beam guidance device of control and alignment of the target, the device for positioning the target in the target chamber, the executive bodies for moving mirrors and lenses of the transportation systems of the final optical module of the multichannel installation, it is new that four sensors are made around the target camera, made similarly to the sensors D1 and D2, two of which D3 and D4 are located in the equatorial plane coaxially to the sensors D1 and D2, and the other two D5 and D6 are aligned in the region of the poles of the target camera with each other, while the common axis of the sensors located opposite each other, it passes through the center of the target camera in the aligned position and all the sensors D1-D6 are both sensors of the device for remote determination and control of the coordinates of the center of the target camera, and sensors of the device for guiding the beams and control the alignment of the target, an additional device for automatic processing of radiation images is introduced and an automated unit for generating commands to executive bodies for moving mirrors and lenses of the transportation systems of the final optical module, while the mish simulator neither a device for remote determination and control of the coordinates of the center of the target camera is made in the form of a cube with mirror faces and optical marks, and a cubic simulator of the target is also included in the device for guiding the beams and controlling the alignment of the target, but its faces are made with two areas - the central one with a matte surface, the peripheral with a mirror surface, and the size of the ribs corresponds to the diameter of the target box-converter, the target positioning device is equipped with an automated target position control system.

Наличие отличительных признаков в способе и комплексе позволяет:The presence of distinctive features in the method and complex allows you to:

- юстировать мишень без ограничения типа геометрии сведения пучков на мишень;- align the target without limiting the type of geometry to reduce the beams to the target;

- использовать одинаковые устройства для контроля координат центра сферической мишенной камеры и для контроля юстировки объектов, в частности мишени, относительно центра камеры;- use the same device to control the coordinates of the center of the spherical target camera and to control the alignment of objects, in particular the target, relative to the center of the camera;

- выполнить имитатор мишени с небольшими габаритами и обеспечить возможность его легкого встраивания в конструкцию комплекса при определении координат центра мишенной камеры;- perform a simulator of a target with small dimensions and provide the possibility of its easy integration into the design of the complex when determining the coordinates of the center of the target chamber;

- однозначно определить положение объекта в трехмерном пространстве;- uniquely determine the position of the object in three-dimensional space;

- регистрировать различные объекты на расстоянии до 8-10 м с требуемым разрешением в пространстве предметов вблизи центра мишенной камеры в зоне размером не менее 50×50×50 мм и сфокусированные лазерные пятна на имитаторе мишени дифракционного размера;- register various objects at a distance of 8-10 m with the required resolution in the space of objects near the center of the target camera in an area of at least 50 × 50 × 50 mm and focused laser spots on the target simulator of a diffraction size;

- обеспечить требуемую точность регистрации теневых картин мишени (ее профиля) при юстировке;- to provide the required accuracy of registration of shadow patterns of the target (its profile) during alignment;

- обеспечить точную автоматическую юстировку всех лазерных пучков многоканальной установки в заданные точки на мишени;- to provide accurate automatic alignment of all laser beams of a multichannel installation at predetermined points on the target;

- ускорить процесс юстировки многоканальной лазерной установки;- speed up the alignment process of a multi-channel laser system;

- получить универсальный способ юстировки для различных типов мишеней (прямого или непрямого действия, криогенной или некриогенной);- to obtain a universal adjustment method for various types of targets (direct or indirect action, cryogenic or non-cryogenic);

- размещать датчики как на оси кластерных групп финальных оптических модулей, так и со смещением относительно этих осей;- place sensors both on the axis of the cluster groups of the final optical modules, and with an offset relative to these axes;

- получить возможность автоматизации всего процесса юстировки.- get the opportunity to automate the entire adjustment process.

На фиг. 1 представлено размещение датчиков Д1-Д2 в экваториальной плоскости мишенной камеры, где 1 - Д1, 2 - Д2.In FIG. 1 shows the placement of sensors D1-D2 in the equatorial plane of the target chamber, where 1 is D1, 2 is D2.

На фиг. 2, 3 - схема размещения всех датчиков Д1-Д6 вокруг мишенной камеры.In FIG. 2, 3 - layout of all sensors D1-D6 around the target camera.

На фиг. 4 - принципиальная оптическая схема датчика, где: 3 - светодиод; 4 - конденсор; 5 - визирная сетка; 6, 6′ - светоделитель; 7 - зеркало; 8 - объектив; 9 - кубический имитатор мишени (или мишень); 10, 10′ - цифровая камера; 11 - объектив финального оптического модуля; 12 - стенка мишенной камеры; 13 - герметизирующая пластина; 14 - вакуумный затвор.In FIG. 4 - schematic optical diagram of the sensor, where: 3 - LED; 4 - condenser; 5 - sighting grid; 6, 6 ′ - beam splitter; 7 - a mirror; 8 - lens; 9 - cubic simulator of the target (or target); 10, 10 ′ - digital camera; 11 - lens of the final optical module; 12 - wall of the target chamber; 13 - a sealing plate; 14 - vacuum shutter.

На фиг. 5 - конструкция датчика, где: 15 - корпус; 16 - узел объектива; 17, 17′ - фотоприемное устройство; 18 - транслятор; 19 - платформа.In FIG. 5 - sensor design, where: 15 - housing; 16 - lens assembly; 17, 17 ′ - photodetector; 18 - translator; 19 is a platform.

На фиг. 6-8 - кубический имитатор мишени.In FIG. 6-8 is a cubic target simulator.

В качестве конкретного примера выполнения заявленной группы изобретений может служить способ и комплекс для наведения излучения многоканальной лазерной установки (192 лазерных пучка) в заданные точки мишени с помощью кубических имитаторов мишени при наведении на мишень в кубической симметрии ее облучения.As a specific example of the implementation of the claimed group of inventions, a method and a complex for directing radiation of a multichannel laser installation (192 laser beams) to given points of a target using cubic simulators of a target when pointing at a target in the cubic symmetry of its irradiation can serve.

В состав комплекса для наведения излучения 192 лазерных пучков в заданные точки мишени входят следующие контрольно-измерительные приборы.The composition of the complex for directing the radiation of 192 laser beams at predetermined points of the target includes the following instrumentation.

Датчики Д1-Д6 - 6 шт., из них 4 шт. расположены ортогонально в горизонтальной (экваториальной) плоскости мишенной камеры и 2 шт. под углами к вертикальной оси мишенной камеры, проходящей через полюса камеры, (в сферической системе координат под углами θ5=54,73°; θ6=125,27° (фиг. 1, 2, 3)). Каждый из датчиков (фиг. 4 и 5) содержит коллиматор со световым диаметром линзового объектива порядка D=300 мм и задним фокальным отрезком f′=2236 мм, излучатель и приемник, работающие на длине волны 530 нм. Датчики регистрируют различные объекты с разрешением не менее 20,0 мкм (3-4 пикселя ПЗС приемника) в пространстве предметов вблизи центра мишенной камеры. Это отверстия диаметром около 1 мм в имитаторе мишени, размещенном в центральной зоне камеры размером не менее 100×100×100 мм. Кроме того, путем регистрации оптических меток на гранях имитатора мишени (в виде перекрестия, равнояркого круга или отверстия на отражающих или рассеивающих элементах граней) датчики Д1-Д6 регистрируют ориентацию имитатора мишени относительно выбранной системы координат, связанной с центром мишенной камеры. Кроме этой функции датчики Д1-Д6 с требуемой точностью регистрируют теневые картины мишени (ее профили) при ее юстировке.D1-D6 sensors - 6 pcs., Of which 4 pcs. located 2 orthogonally in the horizontal (equatorial) plane of the target chamber at angles to the vertical axis of the target camera passing through the poles of the camera (in a spherical coordinate system at angles θ 5 = 54.73 °; θ 6 = 125.27 ° (Figs. 1, 2, 3)). Each of the sensors (Figs. 4 and 5) contains a collimator with a light diameter of the lens objective of the order of D = 300 mm and a rear focal length f ′ = 2236 mm, an emitter and a receiver operating at a wavelength of 530 nm. The sensors register various objects with a resolution of at least 20.0 μm (3-4 pixels of the CCD receiver) in the space of objects near the center of the target camera. These are holes with a diameter of about 1 mm in the target simulator located in the central zone of the chamber with a size of at least 100 × 100 × 100 mm. In addition, by registering optical marks on the faces of the target simulator (in the form of a crosshair, a uniformly bright circle or a hole on the reflecting or scattering elements of the faces), sensors D1-D6 record the orientation of the target simulator relative to the selected coordinate system associated with the center of the target camera. In addition to this function, sensors D1-D6 with the required accuracy record shadow patterns of the target (its profiles) during its adjustment.

Кубический имитатор мишени (КИМ1 и КИМ2) - 2 шт. КИМ1 предназначен для определения координат центра мишенной камеры и предварительного сведения пучков, представляет собой куб с размером ребра 40 мм, в качестве маркера на каждой грани куба с диффузно отражающим покрытием нанесена прямоугольная сетка с размером ячейки 5,0×5,0 мм. КИМ 2 предназначен для точного сведения и фокусировки пучков в отверстия мишени и представляет собой куб с размером ребра 10 мм, на каждой грани куба в ее центре имеется оптическая метка (перекрестие) и отверстие диаметром порядка 0,3 мм. При этом каждая грань куба на КИМ 2 имеет две области - центральную с матовой поверхностью и периферийную с зеркальной поверхностью (фиг. 6-8).Cubic target simulator (KIM1 and KIM2) - 2 pcs. KIM1 is designed to determine the coordinates of the center of the target chamber and preliminary information of the beams, is a cube with an edge size of 40 mm, a rectangular grid with a mesh size of 5.0 × 5.0 mm is applied as a marker on each face of the cube with a diffusely reflecting coating. KIM 2 is intended for accurate information and focusing of beams in the holes of the target and is a cube with a size of 10 mm edges, on each face of the cube in its center there is an optical mark (crosshair) and a hole with a diameter of about 0.3 mm. Moreover, each face of the cube on KIM 2 has two areas - the central one with a matte surface and the peripheral one with a mirror surface (Fig. 6-8).

Зеркальный прямоугольный параллелепипед с оптическими метками крепят на бокс-конверторе с рабочей мишенью и используют при юстировке мишени.A mirrored rectangular parallelepiped with optical marks is mounted on a box-converter with a working target and is used to align the target.

Источники (волоконные) непрерывного излучения с рабочей длиной волны λраб=527 нм в фокальной плоскости выходных линз транспортного пространственного фильтра (ТПФ) - 192 шт. Эти источники могут использоваться с немного отличной от 527 нм длиной волны излучения (например, 530 нм), что позволяет при соответствующем выборе спектральной характеристики зеркал системы транспортировки снизить потери при транспортировке юстировочного пучка к мишенной камере и одновременно защитить силовой усилитель от отраженного от мишени излучения 527 нм.Sources (fiber) with continuous wave operating wavelength λ = 527 nm slave in the focal plane of the exit lens transport spatial filter (TPF) - 192 pcs. These sources can be used with a radiation wavelength slightly different from 527 nm (for example, 530 nm), which makes it possible to reduce losses during transportation of the alignment beam to the target camera with an appropriate spectral characteristic of the mirrors of the transportation system and at the same time protect the power amplifier from radiation reflected from the target 527 nm

Источники слабого импульсного излучения предусилителей, сцентрированные с выходными пинхолами ТПФ (192 шт.). Источник размещен на трехкоординатном моторизованном трансляторе.Sources of weak pulsed preamplifier radiation, centered with output TPF pinholes (192 pcs.). The source is located on a three-coordinate motorized translator.

Способ юстировки и точного наведения лазерных пучков на заданные точки мишени различного типа с помощью кубических имитаторов мишени и датчиков включает следующие операции.The method of alignment and precise guidance of laser beams at given points of a target of various types using cubic target simulators and sensors includes the following operations.

Осуществляют предварительную монтажную юстировку источника юстировочного излучения λраб в фокусе для λраб=527 нм выходной линзы ТПФ по трем координатам, которая заключается в совмещении (сшивке) пучка по кривизне и направлению с импульсным рабочим излучением λраб. Совмещение сфокусированных пучков регистрируют вблизи центра мишенной камеры 12 с помощью КИМ1 9 и производится путем перемещения источника λраб в ТПФ с помощью трехкоординатного транслятора. Импульсный рабочий пучок должен быть достаточно слабым, чтобы не разрушить имитатор 9. Сшивка пучков производится при начальной сборке, замене элементов и периодически (1 раз в неделю) при вакуумировании ТПФ и мишенной камеры 12. При дальнейшей работе системы юстировки в автоматическом режиме источник λраб вбрасывается в найденную точку ТПФ с помощью дополнительного моторизованного транслятора или по одной из координат указанного выше трехкоординатного транслятора.A preliminary mounting adjustment of the adjustment radiation source λ slave in focus for λ slave = 527 nm of the output TPF lens in three coordinates is carried out, which consists in combining (stitching) the beam in curvature and direction with pulsed working radiation λ slave . The combination of focused beams were recorded near the center of the target chamber 12 via KIM1 9 and is produced by moving the source slave λ in TPF by means of three-axis translator. The pulsed working beam should be weak enough so as not to destroy the simulator 9. The beams are stitched together during initial assembly, element replacement and periodically (1 time per week) during the degumming of the TPF and target chamber 12. During further operation of the adjustment system in automatic mode, the source λ slave it is thrown into the found TPF point using an additional motorized translator or along one of the coordinates of the above three-coordinate translator.

Осуществляют предварительную монтажную юстировку иллюминаторов мишенной камеры 12 с использованием вспомогательных устройств (лазерных трекеров - теодолитов и дальномеров) для определения реального положения, размеров и центров их в мишенной камере 12 для установки Д1-Д6, выверки осей Д1-Д6 с осями иллюминаторов камеры 12, определения расстояния между оптическими элементами соосных Д1-Д2, Д3-Д4, Д5-Д6, размера камеры и расстояний между базовыми поверхностями при установке и юстировке Д1-Д6.Perform preliminary installation alignment of the windows of the target chamber 12 using auxiliary devices (laser trackers - theodolites and range finders) to determine the real position, sizes and their centers in the target chamber 12 for installing D1-D6, aligning the axes D1-D6 with the axes of the windows of the camera 12, determining the distance between the optical elements of the coaxial D1-D2, D3-D4, D5-D6, the size of the camera and the distances between the base surfaces during installation and adjustment of D1-D6.

Осуществляют юстировку датчиков Д1-Д6 (6 шт.) и КИМ1, целью которой является совмещение оптических осей датчиков Д1-Д6 с осями XYZ координатной системы мишенной камеры 12. Выполняется 1 раз на этапе сдачи-приемки всей системы, затем проверяется с периодичностью 1-2 раза в месяц.Align the sensors D1-D6 (6 pcs.) And KIM1, the purpose of which is to combine the optical axes of the sensors D1-D6 with the XYZ axes of the coordinate system of the target camera 12. It is performed 1 time at the stage of commissioning of the entire system, then it is checked with a frequency of 1- 2 times a month.

Затем определяют центр мишенной камеры 10. Для этого необходимо установить на штатные места два датчика Д1 и Д2, ортогонально размещенных в горизонтальной плоскости МК. Затем оси датчиков Д1 и Д2 установить по нормали к граням кубического имитатора мишени КИМ1 9 (автоколлимационный блик должен быть в центре матрицы приемника 17 автоколлимационного канала для угловых измерений). Сфокусировать измерительный канал датчиков Д1 и Д2 на поверхность кубического имитатора мишени КИМ1 9. Смещением датчиков Д1 и Д2 совместить изображение центра сетки 5 на грани кубического имитатора мишени КИМ1 (центра куба) с центром матрицы приемника. Зафиксировать и сохранить значения линейных и угловых координат центра МК для Д1 и Д2.Then, the center of the target chamber 10 is determined. For this, it is necessary to install two sensors D1 and D2, orthogonally placed in the horizontal plane of the MK, in regular places. Then set the axes of the sensors D1 and D2 along the normal to the faces of the cubic simulator of the target KIM1 9 (the autocollimation flare should be in the center of the matrix of the receiver 17 of the autocollimation channel for angular measurements). Focus the measuring channel of the sensors D1 and D2 on the surface of the cubic simulator of the KIM1 target 9. By offsetting the sensors D1 and D2, align the image of the center of the grid 5 on the face of the cubic simulator of the target KIM1 (center of the cube) with the center of the receiver matrix. Fix and save the values of linear and angular coordinates of the center of MK for D1 and D2.

Затем аналогично выполняют процедуру фиксации центра мишенной камеры для датчиков Д3 и Д4 в горизонтальной плоскости МК.Then, similarly, the procedure of fixing the center of the target chamber for the sensors D3 and D4 in the horizontal plane MK is performed.

Для датчиков Д5 и Д6 вблизи верхнего и нижнего полюсов МК 12 требуемое месторасположение оптической оси Д5 и Д6 не совпадает с осью соответствующих кластеров в полюсах МК и имеет координаты: для датчика Д5: ρ5=6900 мм; φ5=90°; θ5=54,73°; для датчика Д6: ρ6=6900 мм; φ6=270°; θ6=125,27°. Для определения и фиксации центра мишенной камеры 12 для датчиков Д5 и Д6 с последующей цифровой обработкой результатов необходимо выполнить следующие операции.For sensors D5 and D6 near the upper and lower poles of MK 12, the required location of the optical axis D5 and D6 does not coincide with the axis of the corresponding clusters in the poles of MK and has the coordinates: for sensor D5: ρ 5 = 6900 mm; φ 5 = 90 °; θ 5 = 54.73 °; for sensor D6: ρ 6 = 6900 mm; φ 6 = 270 °; θ 6 = 125.27 °. To determine and fix the center of the target camera 12 for sensors D5 and D6 with subsequent digital processing of the results, the following operations must be performed.

Установить вертикальные Д5 и Д6 соосно друг к другу и перпендикулярно посадочным (базовым) поверхностям иллюминаторов угловыми подвижками. Заклонить иллюминаторы в оправах при помощи датчиков Д5 и Д6 под углом 0,5° к оси для устранения паразитных бликов. Настроить (навести на резкость и свести в центр поля зрения) измерительный канал датчиков Д5 и Д6 на вершину и три грани кубического имитатора мишени КИМ1 9. Линейными и угловыми подвижками датчиков Д5 и Д6 поместить в центр матрицы датчика изображение вершины кубического имитатора мишени КИМ1 9 и получить проекции его видимых граней в виде правильного шестиугольника с центром матрицы этих датчиков. Зафиксировать и сохраняют значения линейных и угловых координат центра МК для датчиков Д5 и Д6.Install vertical D5 and D6 coaxially to each other and perpendicular to the landing (base) porthole surfaces with angular movements. Tilt the portholes in the frames with the help of sensors D5 and D6 at an angle of 0.5 ° to the axis to eliminate spurious glare. Configure (sharpen and center the field of view) the measuring channel of the D5 and D6 sensors on the top and three faces of the KIM1 9 cubic simulator. Use the linear and angular movements of the D5 and D6 sensors to place the image of the top of the KIM1 target cubic simulator 9 in the center of the sensor matrix and get projections of its visible faces in the form of a regular hexagon with the center of the matrix of these sensors. Fix and save the values of linear and angular coordinates of the center of MK for sensors D5 and D6.

Осуществляют грубую юстировку лазерных пучков в заданные 6 точек пространства камеры, соответствующие центру сетки 5 на гранях кубического имитатора мишени КИМ1 9, путем регистрации на Д1-Д6 оптических меток таким образом, чтобы центр сетки 5 на каждой грани куба КИМ1 совпадал с центром приемной площадки приемника соответствующего датчика Д1-Д6. Юстировочные пучки каждого канала фокусируют в центр приемной площадки (центр грани куба КИМ1) путем продольных перемещений фокусирующей линзы и угловых заклонов соответствующих зеркал системы транспортировки.Coarse alignment of the laser beams to the given 6 points of the chamber space is carried out, corresponding to the center of the grid 5 on the faces of the KIM1 9 cubic simulator, by registering optical marks on D1-D6 so that the center of the grid 5 on each face of the KIM1 cube coincides with the center of the receiver receiving area corresponding sensor D1-D6. The alignment beams of each channel are focused to the center of the receiving platform (the center of the face of the KIM1 cube) by longitudinal movements of the focusing lens and the angular slopes of the corresponding mirrors of the transportation system.

Осуществляют точную юстировку пучков в заданные 6 точек пространства камеры, соответствующие центрам отверстий кубического имитатора мишени КИМ2.The beams are precisely aligned to the given 6 points in the chamber space corresponding to the centers of the holes of the cubic simulator of the KIM2 target.

КИМ2 вводят устройством позиционирования мишени и юстируют механизмами мишенного узла (гексаподом) путем регистрации на всех датчиках оптических меток на гранях куба имитатора мишени КИМ2 таким образом, чтобы для датчиков Д1-Д4 изображения центра отверстия на соответствующей грани куба КИМ2 совпадали с центром приемной площадки приемника, а для датчиков Д5 и Д6 - соответствующие вершины КИМ2. Юстировочные пучки каждого канала фокусируют и сводят в центр каждой из шести граней куба КИМ2 путем продольных перемещений фокусирующей линзы и угловых заклонов соответствующих зеркал системы транспортировки.KIM2 is introduced by the target positioning device and adjusted by the mechanisms of the target assembly (hexapod) by registering optical labels on all faces of the cube of the KIM2 target simulator on all sensors so that for the D1-D4 sensors the images of the hole center on the corresponding face of the KIM2 cube coincide with the center of the receiver receiving area, and for sensors D5 and D6 - the corresponding vertices of KIM2. The alignment beams of each channel are focused and brought to the center of each of the six faces of the KIM2 cube by longitudinal displacements of the focusing lens and angular slopes of the corresponding mirrors of the transportation system.

По окончании юстировки лазерных пучков на КИМ2 и после проверки ее точности источник юстировочного излучения выводят в нейтральное положение, КИМ2 удаляется, и вводится мишень. Затем мишень юстируют с помощью датчиков Д1-Д6 и механизмов мишенного узла следующим образом.At the end of the alignment of the laser beams at KIM2 and after checking its accuracy, the alignment radiation source is brought to the neutral position, KIM2 is removed, and the target is introduced. Then the target is adjusted using sensors D1-D6 and the mechanisms of the target node as follows.

Вариант 1. Сначала расчетным путем строят трехмерную модель мишени в отъюстированном положении в центре МК в электронной трехмерной модели МК (3D модели МК) и теневые изображения мишени для каждого датчика Д1-Д6. Затем реальную мишень юстируют с помощью устройства позиционирования мишени путем минимизации отклонения теневых изображений реальной мишени на датчиках Д1-Д6 по трем направлениям от теневых изображений (профилей), полученных из трехмерной модели мишени в 3D модели МК.Option 1. First, a three-dimensional target model is built by calculation in an aligned position in the center of the MK in the electronic three-dimensional model of MK (3D model of MK) and shadow images of the target for each sensor D1-D6. Then, the real target is adjusted using the target positioning device by minimizing the deviation of the shadow images of the real target on the D1-D6 sensors in three directions from the shadow images (profiles) obtained from the three-dimensional target model in the 3D MK model.

Вариант 2. Имитатор мишени КИМ2 заменяют на бокс-конвертор с рабочей мишенью, снабженный специальным узлом - зеркальным параллелепипедом, закрепленным на бокс-конверторе, с измеренными с высокой точностью (±2 мкм) его координатами относительно мишени (ее центра, отверстий на поверхности бокс-конвертора). Затем регистрируют двумя соответствующими ортогональными датчиками Д1-Д2 координаты этого параллелепипеда относительно центра МК. Вычисляют с помощью измеренных данных величины рассогласования положения мишени относительно точек пространства сведения сфокусированных лазерных пучков всех каналов. Рассогласование координат положения мишени отрабатывается (уменьшается до требуемой минимальной величины) с помощью гексапода и автоматизированной системы управления позиционированием мишени. После чего мишень выводиться в рабочее положение.Option 2. The simulator of the KIM2 target is replaced by a box-converter with a working target, equipped with a special unit - a mirror box mounted on the box-converter, with its coordinates measured with high accuracy (± 2 μm) relative to the target (its center, holes on the box surface -converter). Then, the coordinates of this parallelepiped relative to the center of the MK are recorded by two corresponding orthogonal sensors D1-D2. Using the measured data, the values of the mismatch of the target position relative to the points in the space of information of focused laser beams of all channels are calculated. The mismatch of the coordinates of the target position is worked out (reduced to the required minimum value) using a hexapod and an automated control system for positioning the target. After which the target is displayed in the working position.

Т.о. заявляемая группа изобретений позволяет решить весь комплекс юстировочных задач, которые стоят при подготовке мишени к физическим экспериментам на многоканальной лазерной установке:T.O. The claimed group of inventions allows us to solve the whole complex of alignment problems that are involved in preparing a target for physical experiments on a multi-channel laser installation:

- определение, фиксация и воспроизведение координат центра сферической мишенной камеры;- determination, fixation and reproduction of the coordinates of the center of the spherical target camera;

- сведение и фокусировка пучков лазерных каналов в заданные точки в центральной области камеры;- reduction and focusing of laser beam beams at predetermined points in the central region of the camera;

- юстировка самой мишени.- alignment of the target itself.

Claims (6)

1. Способ наведения излучения многоканального лазера в заданные точки мишени, включающий предварительную монтажную юстировку источника юстировочного излучения, иллюминаторов мишенной камеры и датчиков, определение центра мишенной камеры с помощью ортогонально расположенных вне мишенной камеры в ее экваториальной плоскости двух датчиков Д1 и Д2 с измерительным, автоколлимационным и осветительным каналами и устанавливаемого с помощью устройства позиционирования в центр мишенной камеры имитатора мишени, оси датчиков Д1 и Д2 устанавливают по центру изображения имитатора мишени, фокусируют измерительный канал на поверхность имитатора мишени, смещением датчиков совмещают изображение центра имитатора мишени с центром датчиков, центр имитатора мишени принимают за центр мишенной камеры, фиксируют и сохраняют значения линейных и угловых координат точек центра мишенной камеры для этих датчиков, оставляя неизменным их положение, далее осуществляют сведение и фокусировку всех пучков лазерных каналов в заданные точки пространства в центральной области мишенной камеры, фиксируют и сохраняют координаты точек фокусировки пучков, заводят в эту зону бокс-конвертор с рабочей мишенью до совмещения центров отверстий бокс-ковертора с заданными точками пространства, отличающийся тем, что для фиксации координат точек центра мишенной камеры используют дополнительные датчики, аналогичные Д1 и Д2, два из которых Д3 и Д4 располагают в экваториальной плоскости мишенной камеры соосно датчикам Д1 и Д2, а два других Д5 и Д6 - соосно друг другу в области полюсов мишенной камеры, в качестве имитатора мишени используют куб с зеркальными гранями и с оптическими метками на них, при определении и фиксации координат центра мишенной камеры для датчиков Д1 и Д2 осуществляют взаимную юстировку куба и датчиков, для чего оптические оси последних совмещают с нормалями к каждой из двух взаимно перпендикулярных зеркальных граней куба, потом юстировкой датчиков определяют и фиксируют координаты центра мишенной камеры для датчиков Д3 и Д4, а затем фиксируют координаты центра мишенной камеры для датчиков Д5 и Д6 путем их линейных и угловых подвижек и помещения в центр приемной площадки этих датчиков изображения вершины имитатора мишени для получения проекции его видимых граней в виде правильного шестиугольника с центром приемной площадки датчиков, а сведение всех пучков многоканального лазера в заданные точки пространства и юстировку мишени осуществляют с помощью этих же шести датчиков, но используя другой кубический имитатор мишени, каждая грань которого имеет две области - центральную с матовой поверхностью и периферийную с зеркальной поверхностью, причем лазерные пучки наводят на центры граней этого имитатора мишени и регистрируют оптические метки на гранях таким образом, чтобы с центром приемной площадки датчиков совпадали изображения метки на соответствующей грани куба для датчиков Д1-Д4, а для датчиков Д5 и Д6 - соответствующие вершины куба, при этом фокусировку и наведение пучков на точки граней имитатора мишени выполняют по командам автоматически путем продольных перемещений фокусирующей линзы финального оптического модуля и угловых заклонов зеркал системы транспортировки, после наведения и фокусировки всех лазерных пучков в заданные точки пространства в центральной области мишенной камеры координаты этих точек сведения и фокусировки всех лазерных пучков на гранях имитатора мишени фиксируют, после чего имитатор мишени выводят из мишенной камеры и вводят бокс-конвертор с рабочей мишенью, которую юстируют с помощью устройства позиционирования мишени и датчиков Д1-Д6.1. A method of directing the radiation of a multi-channel laser to predetermined target points, including preliminary mounting alignment of the alignment radiation source, portholes of the target camera and sensors, determining the center of the target camera using two sensors D1 and D2 orthogonally located outside the target camera with measuring, autocollimation and lighting channels and installed using a positioning device in the center of the target camera of the target simulator, the axis of the sensors D1 and D2 set they are centered on the image of the target simulator, the measuring channel is focused on the surface of the target simulator, the image of the center of the target simulator is aligned with the center of the sensors by shifting the sensors, the center of the target simulator is taken as the center of the target camera, the linear and angular coordinates of the points of the center of the target camera are recorded and stored for these sensors leaving their position unchanged, then all the laser beam beams are reduced and focused to specified points in space in the central region of the target camera, they dig and save the coordinates of the focusing points of the beams, bring the box converter with the working target into this zone until the centers of the openings of the box-cover are aligned with the given points of space, characterized in that additional sensors similar to D1 and D2 are used to fix the coordinates of the points of the center of the target camera, two of which D3 and D4 are located in the equatorial plane of the target camera coaxially with the sensors D1 and D2, and the other two D5 and D6 are coaxial with each other in the region of the poles of the target camera, a cube with a mirror is used as a target simulator faces and with optical marks on them, when determining and fixing the coordinates of the center of the target camera for sensors D1 and D2, the cube and sensors are mutually aligned, for which the optical axes of the latter are combined with the normals to each of two mutually perpendicular mirror faces of the cube, then the sensors are aligned determine and fix the coordinates of the center of the target camera for sensors D3 and D4, and then fix the coordinates of the center of the target camera for sensors D5 and D6 by their linear and angular movements and place them in the center of the receiving area These sensors image the vertices of the target simulator to obtain a projection of its visible faces in the form of a regular hexagon with the center of the receiving area of the sensors, and all the beams of the multichannel laser are reduced to given points in space and the target is aligned using the same six sensors, but using a different cubic target simulator , each face of which has two areas - the central one with a matte surface and the peripheral one with a mirror surface, and the laser beams point at the centers of the faces of this simulator and the targets register optical marks on the faces in such a way that the image of the mark on the corresponding cube face for the sensors D1-D4 coincides with the center of the receiving area of the sensors, and for the sensors D5 and D6, the corresponding vertices of the cube, while focusing and pointing the beams to the points of the faces target simulators are executed according to commands automatically by means of longitudinal displacements of the focusing lens of the final optical module and angular slopes of the mirrors of the transportation system, after pointing and focusing all the laser beams into the given space points in the central region of the target camera, the coordinates of these points of information and focusing of all laser beams on the faces of the target simulator are fixed, after which the target simulator is removed from the target camera and a box converter with a working target is introduced, which is adjusted using the target positioning device and D1- sensors D6. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после определения и фиксации координат точек центра мишенной камеры осуществляют цифровую обработку результатов.2. The method according to p. 1, characterized in that after determining and fixing the coordinates of the points of the center of the target camera, digitally process the results. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что координаты точек сведения и фокусировки всех лазерных пучков многоканальной установки на гранях имитатора мишени фиксируют в электронной 3D модели мишенной камеры.3. The method according to p. 1, characterized in that the coordinates of the points of information and focus of all laser beams of a multichannel installation on the faces of the target simulator are fixed in an electronic 3D model of the target camera. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что юстировку мишени осуществляют, предварительно построив 3D модель мишени в отъюстированном положении в центре мишенной камеры в электронной трехмерной 3D модели мишенной камеры с ее теневыми изображениями для каждого датчика Д1-Д6, затем минимизируют отклонения теневых изображений рабочей мишени от теневых изображений, полученных на 3D модели.4. The method according to p. 1, characterized in that the alignment of the target is carried out by first building a 3D model of the target in the aligned position in the center of the target camera in an electronic three-dimensional 3D model of the target camera with its shadow images for each sensor D1-D6, then minimize deviations of the shadow images of the working target from shadow images obtained on a 3D model. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что юстировку мишени осуществляют с помощью зеркального прямоугольного параллелепипеда с оптическими метками и с заранее определенными координатами относительно отверстий бокс-конвертора, контроль положения которого осуществляют экваториальными датчиками, с помощью которых регистрируют координаты параллелепипеда относительно центра мишенной камеры, вычисляют рассогласование положения мишени относительно соответствующих точек пространства сведения сфокусированных ранее лазерных пучков всех каналов и величину рассогласования координат положения мишени уменьшают до требуемой минимальной величины с помощью устройства позиционирования.5. The method according to p. 1, characterized in that the alignment of the target is carried out using a mirror rectangular parallelepiped with optical marks and with predetermined coordinates relative to the openings of the box converter, the position of which is controlled by equatorial sensors, by which the coordinates of the parallelepiped relative to the center of the target are recorded cameras, calculate the mismatch of the position of the target relative to the corresponding points in the space of information previously focused laser beams of all als and magnitude error coordinate position of the target is reduced to the minimum required via a positioning device. 6. Комплекс наведения излучения многоканального лазера в заданные точки мишени, содержащее устройство дистанционного определения и контроля координат центра мишенной камеры, включающее имитатор мишени, установленный в центре мишенной камеры, и два датчика Д1 и Д2, установленных вне мишенной камеры под углом 90° друг к другу, каждый из которых состоит из микротелескопа с автоколлимационной визирной трубой, коллиматором, излучателем и приемником, устройство наведения пучков и контроля юстировки мишени, устройство позиционирования мишени в мишенной камере, исполнительные органы перемещений зеркал и линз систем транспортировки финального оптического модуля многоканальной установки, отличающий тем, что вокруг мишенной камеры дополнительно размещены четыре датчика, выполненные аналогично датчикам Д1 и Д2, два из которых Д3 и Д4 расположены в экваториальной плоскости соосно датчикам Д1 и Д2, а два других Д5 и Д6 - в области полюсов мишенной камеры соосно друг другу, при этом общая ось датчиков, расположенных напротив друг друга, проходит через центр мишенной камеры в отъюстированном положении и все датчики Д1-Д6 являются как датчиками устройства дистанционного определения и контроля координат центра мишенной камеры, так и датчиками устройства наведения пучков и контроля юстировки мишени, дополнительно введены устройство автоматической обработки изображений излучений и автоматизированный блок формирования команд исполнительным органам перемещений зеркал и линз систем транспортировки финального оптического модуля, при этом имитатор мишени устройства дистанционного определения и контроля координат центра мишенной камеры выполнен в виде куба с зеркальными гранями и оптическими метками, а в устройство наведения пучков и контроля юстировки мишени включен кубический имитатор мишени, грани которого выполнены с двумя областями - центральная с матовой поверхностью, периферийная с зеркальной поверхностью, а размер ребер соответствует диаметру бокс-конвертора мишени, устройство позиционирования мишени снабжено автоматизированной системой управления положением мишени. 6. A complex for guiding the radiation of a multi-channel laser at predetermined points of the target, comprising a device for remote determination and control of the coordinates of the center of the target camera, including a target simulator installed in the center of the target camera, and two sensors D1 and D2 mounted outside the target camera at an angle of 90 ° to each other to a friend, each of which consists of a micro-telescope with an autocollimation sighting tube, a collimator, an emitter and a receiver, a device for guiding the beams and controlling the alignment of the target, a device for positioning the target in to the target chamber, actuators for moving mirrors and lenses of the transportation systems of the final optical module of the multi-channel installation, characterized in that four sensors are additionally arranged around the target camera, made similarly to the sensors D1 and D2, two of which D3 and D4 are located in the equatorial plane coaxially with the sensors D1 and D2, and two other D5 and D6 - in the region of the poles of the target camera aligned with each other, while the common axis of the sensors located opposite each other passes through the center of the target camera in the aligned position and all D1-D6 sensors are both sensors of the device for remote sensing and coordinate control of the center of the target camera, as well as sensors for the device for guiding the beams and controlling the alignment of the target, an automatic radiation image processing device and an automated unit for generating commands to the executive organs for moving mirrors and lenses have been introduced transportation systems of the final optical module, while the target simulator is a device for remote determination and control of the coordinates of the center m The walled camera is made in the form of a cube with mirror faces and optical marks, and a cubic target simulator is included in the device for guiding the beams and controlling the alignment of the target, the faces of which are made with two regions - the central one with a matte surface, the peripheral one with a mirror surface, and the size of the ribs corresponds to the box diameter a target converter, the target positioning device is equipped with an automated target position control system.
RU2015138015/28A 2015-09-07 2015-09-07 Method of guiding radiation of multi-channel laser at preset points of target and system for its implementation RU2601505C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015138015/28A RU2601505C1 (en) 2015-09-07 2015-09-07 Method of guiding radiation of multi-channel laser at preset points of target and system for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015138015/28A RU2601505C1 (en) 2015-09-07 2015-09-07 Method of guiding radiation of multi-channel laser at preset points of target and system for its implementation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2601505C1 true RU2601505C1 (en) 2016-11-10

Family

ID=57278276

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015138015/28A RU2601505C1 (en) 2015-09-07 2015-09-07 Method of guiding radiation of multi-channel laser at preset points of target and system for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2601505C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2667666C1 (en) * 2017-11-23 2018-09-24 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) Method of determining coordinates of the hole center and device for its implementation
RU2726219C1 (en) * 2020-01-09 2020-07-10 АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "Научно-исследовательский институт оптико-электронного приборостроения" (АО "НИИ ОЭП") Method for guidance and focusing of radiation on a target and device for its implementation
RU2748646C1 (en) * 2020-10-21 2021-05-28 АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "Научно-исследовательский институт оптико-электронного приборостроения" (АО "НИИ ОЭП") Optical-electronic system of guidance and registration of adjusting radiation of multichannel laser
RU209117U1 (en) * 2021-06-28 2022-02-02 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") TARGET CAMERA

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1626954A1 (en) * 1988-03-28 1992-06-23 Предприятие П/Я В-2679 Laser thermonuclear installation for obtaining electric power
RU2148234C1 (en) * 1999-02-16 2000-04-27 Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения" Method for adjustment of laser system radiator of guidance sight-instrument
CA2815828A1 (en) * 2010-11-08 2012-05-18 Robin Miles Fusion target injection and tracking
US20130058446A1 (en) * 2011-06-10 2013-03-07 Xian-Jun Zheng Continuous fusion due to energy concentration through focusing of converging fuel particle beams

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1626954A1 (en) * 1988-03-28 1992-06-23 Предприятие П/Я В-2679 Laser thermonuclear installation for obtaining electric power
RU2148234C1 (en) * 1999-02-16 2000-04-27 Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения" Method for adjustment of laser system radiator of guidance sight-instrument
CA2815828A1 (en) * 2010-11-08 2012-05-18 Robin Miles Fusion target injection and tracking
US20130058446A1 (en) * 2011-06-10 2013-03-07 Xian-Jun Zheng Continuous fusion due to energy concentration through focusing of converging fuel particle beams

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2667666C1 (en) * 2017-11-23 2018-09-24 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) Method of determining coordinates of the hole center and device for its implementation
RU2726219C1 (en) * 2020-01-09 2020-07-10 АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "Научно-исследовательский институт оптико-электронного приборостроения" (АО "НИИ ОЭП") Method for guidance and focusing of radiation on a target and device for its implementation
RU2748646C1 (en) * 2020-10-21 2021-05-28 АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "Научно-исследовательский институт оптико-электронного приборостроения" (АО "НИИ ОЭП") Optical-electronic system of guidance and registration of adjusting radiation of multichannel laser
RU209117U1 (en) * 2021-06-28 2022-02-02 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") TARGET CAMERA

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9007573B2 (en) Robotic surveying instrument and method for an automated collimation telescope and surveying instrument with and objective goal
CN107449374B (en) Visual auxiliary laser galvanometer scanning system with flexible layout and field calibration method thereof
RU2601505C1 (en) Method of guiding radiation of multi-channel laser at preset points of target and system for its implementation
US10107624B2 (en) Geodetic surveying device with a microlens array
CN105021211A (en) Attitude testing apparatus and method based on autocollimator
CN109186944B (en) Airborne multi-optical-axis optical load optical axis consistency calibration method
CN110779688B (en) Method for testing field splicing precision of large-field area array device
CN108801294B (en) Multi-optical-axis parallelism adjusting method for spatial rotation multi-optical-axis system
CN103499433B (en) Distortion calibration method for f-theta optical system
CN111412835A (en) Novel laser scanning projection method
Kalantar et al. An overview of target and diagnostic alignment at the National Ignition Facility
CN105324628A (en) System for determining the position of a test object and associated method
WO2023070871A1 (en) Method and device for moving target in optical axis direction of camera
CN105890543A (en) Concave post surface and post surface divergent mirror detection method and device
RU2635336C2 (en) Method of calibrating optical-electronic device and device for its implementation
Luttmann et al. Laser Mégajoule alignment to target chamber center
CN107588929B (en) Calibration method and calibrator for spherical screen projection/tracking system
CN109520526A (en) A kind of star simulator calibration and self-collimation measurement system and method based on total optical path
Zhao et al. The fiber view metrology system design for spectral survey telescope
CN103226240A (en) Multi-channel normal incidence imaging system and installation and adjustment method thereof
RU2726219C1 (en) Method for guidance and focusing of radiation on a target and device for its implementation
US5926281A (en) Device to measure the alignment of a laser amplification system
Wu et al. A novel precise guiding method for visual guiding theodolite measurement in volume space
Rude et al. Validation of the crab-cavities internal monitoring strategy
Kolenchikov et al. Semi-natural simulation of the angular matching of the axes of the working and marker laser beams in a high-precision laser ranging system