專利名稱：雙光楔激光光束角度自動控制儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明雙光楔激光光束角度自動控制儀涉及一種高精度雙光楔激光光束角度自 動控制儀器，特別是一種應(yīng)用于激光實兵對抗系統(tǒng)中的光束調(diào)整裝置，其功能在二維方向 上快速、準確的調(diào)節(jié)出射激光的角度以達到精確瞄準的目的。
背景技術(shù)：
雙光楔在光學(xué)傳遞系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用。通過不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的光楔組合可得到 不同的光束偏轉(zhuǎn)角，在光學(xué)傳輸過程中，有時需要實現(xiàn)在一定的視場角范圍內(nèi)光束偏轉(zhuǎn)，并 實現(xiàn)精確的出射光斑定位，如在激光實兵對抗系統(tǒng)中，需要激光發(fā)射機光斑與瞄準系統(tǒng)瞄 準點精確重合。這就需要通過精密機械系統(tǒng)以及電路控制系統(tǒng)來實現(xiàn)，而目前激光發(fā)射機 及控制儀器無法實現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對上述不足之處提供一種雙光楔激光光束角度自動控制儀， 是一種結(jié)構(gòu)簡單、高精度、高可靠性的激光光束角度自動校準儀器。本發(fā)明雙光楔激光光束角度自動控制儀是采取以下技術(shù)方案實現(xiàn)雙光楔激光光束角度自動控制儀由激光發(fā)射部件、光楔調(diào)節(jié)部件、控制電路組成。 激光發(fā)射部件包括激光源、凸透鏡和激光發(fā)射機鏡筒，激光源和凸透鏡安裝在激光發(fā)射鏡 筒內(nèi)，將激光源產(chǎn)生的光線通過凸透鏡匯聚成平行光。所述激光源采用半導(dǎo)體激光器。光 楔調(diào)節(jié)部件包括步進電機一、步進電機二、光楔齒輪一、光楔齒輪二、一級碼盤一、一級碼盤 二、二級碼盤一、二級碼盤二、一級光耦一、一級光耦二、二極光耦一、二級光耦二、光楔鏡片 一、光楔鏡片二、光楔齒輪基座、小齒輪一和小齒輪二。光楔調(diào)節(jié)部件中光楔鏡片一膠合在光楔齒輪一中心部，光楔齒輪一安裝在光楔 齒輪基座內(nèi)，可繞中心轉(zhuǎn)動，由楔板限制其軸向位置；光楔齒輪一端面上安裝有一級碼盤 一，通過一級光耦一反饋信號以確定光楔旋轉(zhuǎn)起始位；小齒輪一與光楔齒輪一嚙合，同時與 步進電機一、二級碼盤一共軸裝配在一起，步進電機一帶動小齒輪一旋轉(zhuǎn)、同時驅(qū)動光楔齒 輪一時，二級碼盤一通過二級光耦一反饋信號，以記錄光楔鏡片一旋轉(zhuǎn)的具體角度。光楔鏡片二膠合在光楔齒輪二中心部，光楔齒輪二安裝在光楔齒輪基座內(nèi)，可繞 中心轉(zhuǎn)動，由楔板限制其軸向位置；光楔齒輪二端面上安裝有一級碼盤二，通過一級光耦二 反饋信號以確定光楔旋轉(zhuǎn)起始位；小齒輪二與光楔齒輪二嚙合，同時與步進電機二、二級碼 盤二共軸裝配在一起，步進電機二帶動小齒輪二旋轉(zhuǎn)、同時驅(qū)動光楔齒輪二時，二級碼盤二 通過二級光耦二反饋信號，以記錄光楔鏡片二旋轉(zhuǎn)的具體角度。激光發(fā)射部件將激光源產(chǎn)生的光線通過準直透鏡匯聚成平行光。光楔調(diào)節(jié)部件 中光楔鏡片膠合在光楔齒輪中心部，光楔齒輪安裝在光楔齒輪基座內(nèi)，可繞中心轉(zhuǎn)動，由 楔板限制其軸向位置；光楔齒輪端面上安裝有一級碼盤，通過一級光耦反饋信號以確定光 楔旋轉(zhuǎn)起始位；小齒輪與光楔齒輪嚙合，同時與步進電機、二級碼盤共軸裝配在一起，步進電機帶動小齒輪旋轉(zhuǎn)、同時驅(qū)動光楔齒輪時，二級碼盤通過二級光耦反饋信號，以記錄光楔 鏡片旋轉(zhuǎn)的具體角度。控制電路包括串口通訊電路、主控電路、4路反饋電路、調(diào)制電路、電機控制驅(qū)動電 路。主控電路與串口通訊電路、4路反饋電路、調(diào)制電路連接，調(diào)制電路與電機控制驅(qū)動電路 連接，用于信號的傳輸和反饋，調(diào)制電路采用SP3232E接收器，SP3232E在關(guān)斷模式下只需 IuA的電源電流就可實現(xiàn)對外部信號的監(jiān)測；主控電路選用ST公司的Cortex-M3處理器作 為核心控制芯片，為調(diào)制電路提供驅(qū)動信號，4路反饋電路分別與一級光耦一、一級光耦二、 二極光耦一、二級光耦二相連，通過接受光耦信號，防止電機調(diào)節(jié)超出范圍；調(diào)制電路與電 機控制電路相連，通過PWM實現(xiàn)電機緩慢加速、勻速控制、減速停止；電機控制電路分別與 步進電機一、步進電機二相連，電機控制驅(qū)動電路采用L298N驅(qū)動芯片，每路控制信號都有 過流保護功能。工作原理雙光楔激光光束角度自動控制儀工作時，控制電路中串口通訊電路得 到彈道調(diào)整指令，主控電路根據(jù)彈道模型和光楔運行機構(gòu)特性計算電機需要運轉(zhuǎn)的方向和 步數(shù)；調(diào)制電路控制電機運行的速度和力矩，實現(xiàn)點擊變速控制，減少失步概率，反饋電路 控制機構(gòu)進行細微調(diào)節(jié)，最終實現(xiàn)彈道的精確模擬。雙光楔激光光束角度自動控制儀工作時，激光發(fā)射部件將激光源產(chǎn)生的光線通過 凸透鏡匯聚成平行光。光楔調(diào)節(jié)部件中光楔鏡片膠合在光楔齒輪中心部，光楔齒輪安裝 在光楔齒輪基座內(nèi)，可繞中心轉(zhuǎn)動，由楔板限制其軸向位置；光楔齒輪端面上安裝有一級碼 盤，通過一級光耦反饋信號以確定光楔旋轉(zhuǎn)起始位；小齒輪與光楔齒輪嚙合，同時與步進電 機、二級碼盤共軸裝配在一起，步進電機帶動小齒輪旋轉(zhuǎn)、同時驅(qū)動光楔齒輪時，二級碼盤 通過二級光耦反饋信號，以記錄光楔鏡片旋轉(zhuǎn)的具體角度。控制電路中串口通訊電路得到彈道調(diào)整指令，主控電路根據(jù)彈道模型和光楔運行 機構(gòu)特性計算電機需要運轉(zhuǎn)的方向和步數(shù)；調(diào)制電路控制電機運行的速度和力矩，實現(xiàn)點 擊變速控制，減少失步概率，反饋電路控制機構(gòu)進行細微調(diào)節(jié)，最終實現(xiàn)彈道的精確模擬。本發(fā)明技術(shù)有益效果1、雙光楔激光光束角度自動控制儀的調(diào)節(jié)機構(gòu)基于雙光楔原理，兩個圓形光楔固 定于光楔齒輪上。兩個控制步進電機固定于底板上，通過精密齒輪驅(qū)動光楔齒輪旋轉(zhuǎn)，機械 結(jié)構(gòu)精度高，工作時平穩(wěn)無抖動。2、雙光楔激光光束角度自動控制儀的光楔齒輪基座上設(shè)置光藕和碼盤，工作時能 實時反饋轉(zhuǎn)動角度，提高了整個系統(tǒng)的控制精度。3、雙光楔激光光束角度自動控制儀，是一種結(jié)構(gòu)簡單、高精度、高可靠性的激光光 束角度自動校準儀器。


以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明圖1是本發(fā)明雙光楔激光光束角度自動控制儀主視圖。圖2是本發(fā)明雙光楔激光光束角度自動控制儀A向視圖。圖3是本發(fā)明雙光楔激光光束角度自動控制儀的控制電路框圖。圖中標號1、底板，2、步進電機二，3、步進電機一，4、二極光耦一，5、二極碼盤一，6、二級光耦二，7、二級碼盤二，8、光楔鏡片二，9、光楔鏡片一，10、一級光耦二，11、一級碼盤 二，12、光楔齒輪二，13、光楔齒輪基座，14、楔板，15、光楔齒輪一，16、一級光耦一，17、一級 碼盤一，18、激光發(fā)射鏡筒，19、凸透鏡，20、激光源，21、小齒輪一，22、小齒輪二。
具體實施例方式參照附圖1 3，雙光楔激光光束角度自動控制儀由激光發(fā)射部件、光楔調(diào)節(jié)部 件、控制電路組成。激光發(fā)射部件包括激光源、凸透鏡和激光發(fā)射鏡筒18，激光源20和凸 透鏡19安裝在激光發(fā)射鏡筒18內(nèi)，將激光源20產(chǎn)生的光線通過凸透鏡19匯聚成平行光。 所述激光源20采用半導(dǎo)體激光器。光楔調(diào)節(jié)部件包括步進電機一 3、步進電機二 2、光楔齒 輪一 15、光楔齒輪二 12、一級碼盤一 17、一級碼盤二 11、二級碼盤一 5、二級碼盤二 7、一級 光耦一 16、一級光耦二 10、二極光耦一 4、二級光耦二 6、光楔鏡片一 9、光楔鏡片二 8、光楔 齒輪基座13、小齒輪一 21和小齒輪二 22。光楔調(diào)節(jié)部件中光楔鏡片一 9膠合在光楔齒輪一 15中心部，光楔齒輪一 15安裝 在光楔齒輪基座13內(nèi)，可繞中心轉(zhuǎn)動，由楔板14限制其軸向位置；光楔齒輪一 15端面上安 裝有一級碼盤一 17，通過一級光耦一 16反饋信號以確定光楔旋轉(zhuǎn)起始位；小齒輪一 21與 光楔齒輪一 15嚙合，同時與步進電機一 3、二級碼盤一 5共軸裝配在一起，步進電機一 3帶 動小齒輪一 21旋轉(zhuǎn)、同時驅(qū)動光楔齒輪一 10時，二級碼盤一 5通過二級光耦一 4反饋信號， 以記錄光楔鏡片一 9旋轉(zhuǎn)的具體角度。光楔鏡片二 8膠合在光楔齒輪二 12中心部，光楔齒輪二 12安裝在光楔齒輪基座 13內(nèi)，可繞中心轉(zhuǎn)動，由楔板14限制其軸向位置；光楔齒輪二 12端面上安裝有一級碼盤二 11，通過一級光耦二 6反饋信號以確定光楔旋轉(zhuǎn)起始位；小齒輪二 22與光楔齒輪二 12嚙 合，同時與步進電機二 2、二級碼盤二 7共軸裝配在一起，步進電機二 2帶動小齒輪二 22旋 轉(zhuǎn)、同時驅(qū)動光楔齒輪二 12時，二級碼盤二 7通過二級光耦二 6反饋信號，以記錄光楔鏡片 二 8旋轉(zhuǎn)的具體角度。所述光楔鏡片一 9和光楔鏡片二 8楔角為2°，材質(zhì)采用K9玻璃。激光發(fā)射部件將激光源20產(chǎn)生的光線通過凸透鏡19匯聚成平行光。光楔調(diào)節(jié)部 件中光楔鏡片膠合在光楔齒輪中心部，光楔齒輪安裝在光楔齒輪基座內(nèi)，可繞中心轉(zhuǎn)動， 由楔板限制其軸向位置；光楔齒輪端面上安裝有一級碼盤，通過一級光耦反饋信號以確定 光楔旋轉(zhuǎn)起始位；小齒輪與光楔齒輪嚙合，同時與步進電機、二級碼盤共軸裝配在一起，步 進電機帶動小齒輪旋轉(zhuǎn)、同時驅(qū)動光楔齒輪時，二級碼盤通過二級光耦反饋信號，以記錄光 楔鏡片旋轉(zhuǎn)的具體角度?？刂齐娐钒ù谕ㄓ嶋娐?、主控電路、4路反饋電路、調(diào)制電路、電機控制驅(qū)動電 路。主控電路與串口通訊電路、4路反饋電路、調(diào)制電路連接，調(diào)制電路與電機控制驅(qū)動電路 連接，用于信號的傳輸和反饋，調(diào)制電路采用SP3232E接收器，SP3232E在關(guān)斷模式下只需 IuA的電源電流就可實現(xiàn)對外部信號的監(jiān)測；主控電路選用ST公司的Cortex-M3處理器作 為核心控制芯片，為調(diào)制電路提供驅(qū)動信號，4路反饋電路分別與一級光耦一 16、一級光耦 二 10、二極光耦一 4、二級光耦二 6相連，通過接受光耦信號，防止電機調(diào)節(jié)超出范圍；調(diào)制 電路與電機控制電路相連，通過PWM實現(xiàn)電機緩慢加速、勻速控制、減速停止；電機控制電 路分別與步進電機一 3、步進電機二 2相連，電機控制驅(qū)動電路采用L298N驅(qū)動芯片，每路控制信號都有過流保護。所述步進電機一 3、步進電機二 2和光楔齒輪基座13分別安裝在底板1上，一級光 耦一 16、一級光耦二 10、二級光耦一 4、二級光耦二 6分別通過支架固定于底板1上。附圖3給出了激光光束自動校準儀電路控制框圖。串口通訊電路得到彈道調(diào)整指 令，主控電路根據(jù)彈道模型和光楔運行機構(gòu)特性計算電機需要運轉(zhuǎn)的方向和步數(shù)；調(diào)制電 路控制電機運行的速度和力矩，實現(xiàn)點擊變速控制，減少失步概率，反饋電路控制機構(gòu)進行 細微調(diào)節(jié)，最終實現(xiàn)彈道的精確模擬。本發(fā)明實測結(jié)果表明本發(fā)明雙光楔激光光束角度自動控制儀的驅(qū)動步進電機轉(zhuǎn) 動步長為1.8°，減速機構(gòu)的減速比不小于6，系統(tǒng)能夠在35mrad范圍內(nèi)對出射激光的角度 進行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)精度小于0. 2mrad。
權(quán)利要求
一種雙光楔激光光束角度自動控制儀，其特征在于由激光發(fā)射部件、光楔調(diào)節(jié)部件、控制電路組成；激光發(fā)射部件包括激光源、凸透鏡和激光發(fā)射機鏡筒，激光源和凸透鏡安裝在激光發(fā)射鏡筒內(nèi)；光楔調(diào)節(jié)部件包括步進電機一、步進電機二、光楔齒輪一、光楔齒輪二、一級碼盤一、一級碼盤二、二級碼盤一、二級碼盤二、一級光耦一、一級光耦二、光楔鏡片一、光楔鏡片二、光楔齒輪基座、小齒輪一和小齒輪二；光楔鏡片一膠合在光楔齒輪一中心部，光楔齒輪一安裝在光楔齒輪基座內(nèi)，可繞中心轉(zhuǎn)動，由楔板限制其軸向位置；光楔齒輪一端面上安裝有一級碼盤一，通過一級光耦一反饋信號以確定光楔旋轉(zhuǎn)起始位；小齒輪一與光楔齒輪一嚙合，同時與步進電機一、二級碼盤一共軸裝配在一起，步進電機一帶動小齒輪一旋轉(zhuǎn)、同時驅(qū)動光楔齒輪一時，二級碼盤一通過二級光耦一反饋信號，以記錄光楔鏡片一旋轉(zhuǎn)的具體角度；光楔鏡片二膠合在光楔齒輪二中心部，光楔齒輪二安裝在光楔齒輪基座內(nèi)，可繞中心轉(zhuǎn)動，由楔板限制其軸向位置；光楔齒輪二端面上安裝有一級碼盤二，通過一級光耦二反饋信號以確定光楔旋轉(zhuǎn)起始位；小齒輪二與光楔齒輪二嚙合，同時與步進電機二、二級碼盤二共軸裝配在一起，步進電機二帶動小齒輪二旋轉(zhuǎn)、同時驅(qū)動光楔齒輪二時，二級碼盤二通過二級光耦二反饋信號，以記錄光楔鏡片二旋轉(zhuǎn)的具體角度；控制電路包括串口通訊電路、主控電路、4路反饋電路、調(diào)制電路、電機控制驅(qū)動電路；主控電路與串口通訊電路、4路反饋電路、調(diào)制電路連接，調(diào)制電路與電機控制驅(qū)動電路連接，用于信號的傳輸和反饋；4路反饋電路分別與一級光耦一、一級光耦二、二極光耦一、二級光耦二相連，通過接受光耦信號，防止電機調(diào)節(jié)超出范圍；調(diào)制電路與電機控制驅(qū)動電路相連，電機控制驅(qū)動電路分別與步進電機一、步進電機二相連，通過PWM實現(xiàn)電機緩慢加速、勻速控制、減速停止。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙光楔激光光束角度自動控制儀，其特征在于所述激光源采 用半導(dǎo)體激光器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙光楔激光光束角度自動控制儀，其特征在于所述光楔鏡片 一和光楔鏡片二楔角為2°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙光楔激光光束角度自動控制儀，其特征在于所述調(diào)制電路 采用SP3232E接收器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙光楔激光光束角度自動控制儀，其特征在于所述主控電路 選用CorteX-M3處理器作為核心控制芯片。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙光楔激光光束角度自動控制儀，其特征在于電機控制驅(qū)動 電路采用L298N驅(qū)動芯片。
全文摘要
本發(fā)明雙光楔激光光束角度自動控制儀涉及一種高精度雙光楔激光光束角度自動控制儀器，特別是一種應(yīng)用于激光實兵對抗系統(tǒng)中的光束調(diào)整裝置，其功能在二維方向上快速、準確的調(diào)節(jié)出射激光的角度以達到精確瞄準的目的。由激光發(fā)射部件、光楔調(diào)節(jié)部件、控制電路組成；激光發(fā)射部件包括激光源、凸透鏡和激光發(fā)射機鏡筒；光楔調(diào)節(jié)部件包括步進電機一、步進電機二、光楔齒輪一、光楔齒輪二、一級碼盤一、一級碼盤二、二級碼盤一、二級碼盤二、一級光耦一、一級光耦二、光楔鏡片一、光楔鏡片二、光楔齒輪基座、小齒輪一和小齒輪二；控制電路包括串口通訊電路、主控電路、4路反饋電路、調(diào)制電路、電機控制驅(qū)動電路。
文檔編號G02B27/00GK101881975SQ201010207729
公開日2010年11月10日 申請日期2010年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月24日
發(fā)明者萬華, 呂戰(zhàn)強, 張大慶, 徐宏坤, 蔣武根, 蔡亞, 謝勤偉, 陳 峰, 陳金業(yè) 申請人:中國人民解放軍總參謀部第六十研究所