作为备用；
所述激光光斑位置调节单元包括与I台与工控计算机15通过以太网通信的8维Newport平移台控制器13、2台与工控计算机15通过USB-RS232端口通信的Sigma平移台控制器12;所述8维Newport平移台控制器13连接至少6个I维Newport电动平移台，控制第一、第二五维组合电动调节靶架7的沿预设坐标的X轴、Y轴、Z轴运动;所述Sigma平移台控制器12连接8个I维Sigma电动平移台，控制第一二维电动调节镜架2、第二二维电动调节镜架8、第一五维组合电动调节靶架6、第二五维组合电动调节靶架7的旋转、俯仰运动。
[0017]综上可以看出，二维调节的镜架，只需要完成旋转、俯仰的运动，精度要求低，采用Sigma平移台控制器12和Sigma电动平移台即可实现；
但对于五维调节的镜架，首先和二维调节的镜架相同，需要连接Sigma平移台控制器12和Sigma电动平移台来实现精度稍低的旋转、俯仰运动;其次，还需要通过连接Newport电动平移台，来实现镜架的沿预设坐标的X轴、Y轴、Z轴运动。在这里，预设坐标，指的是对应的C⑶摄像头的面阵坐标，由光心、X轴、Y轴、Z轴构成，其中光心为CCD摄像头的中心，X轴、Y轴与入射光斑图像的X轴、Y轴平行，Z轴与图像平面垂直。
[0018]另外，本系统中，真空CCD摄像头均通过真空转接头与USB视频信号采集卡连接，电动平移台与对应的镜架间设有控制信号线真空转接头10。
[0019]对镜架的调整，其最终目的是使强激光束I的光路，可以依次经第一二维电动调节镜架2、二维手动调节镜架4、第一五维组合电动调节镜架6、第二五维组合电动调节靶架7、第二二维电动调节镜架8最终落在第三(XD9上。为实验提供基础条件。
[0020]—种基于LabVIEW的强激光打靶光路调节系统及调节方法，包括以下步骤:
1)根据上述结构，建立一种基于LabVIEW的强激光打靶光路调节系统。其中，工控计算机15是基于LabVIEW开发平台的，利用LabVIEW开发的控制软件；
2)大气环境下对光路进行定标，包括以下步骤:
a.启动真空CCD摄像头，打开其面阵坐标界面，其中CCD摄像头的面阵坐标界面由光心、X轴、Y轴、Z轴构成，其中光心为CCD摄像头的中心O，X轴、Y轴与入射光斑图像的X轴、Y轴平行，Z轴与图像平面垂直；
关于CCD摄像头面阵坐标的标定，由于CCD摄像头可安装在环境中的任何位置，但系统光路的位置确定，因此用系统光路作为基准坐标系，来描述CCD摄像头的位置，并用它描述环境中光斑的位置；
b.启动强激光光源；
c.大气环境下调整光路，使激光束的光斑在第三CCD9面上呈现为明显的圆形光斑;在这里，还未抽真空，所以大气环境下，对各个镜架进行调整，可以手动、电动调整，只要保证第三CCD9面上有明显的圆形光斑即可；
d.定标:分别依次移动调整第一0:03、第二0:05、第三0:09，使光斑均位于各00)面阵中心位置，将CCD的面阵坐标界面与光斑位置对应;具体方法是，先调整第一 CCD3，使光斑位于其面阵中心位置，然后调整第二 (XD5，使光斑位于其面阵中心位置，最后调整第三CCD9，使光斑位于其面阵中心位置;参见图4，光斑为P;
e.为了避免真空CCD摄像头发生移动、偏移等情况影响实验数据，固定真空CCD摄像头，存储光斑对应在各CCD面阵上的坐标位置，并记录保存CCD界面图像、以及各电动平移台位置数据;参见图4，圆心处的圆圈，即为光斑，光斑的坐标，通过LabVIEW软件进行计算；
3)真空环境下光路的调节，包括以下步骤:
a.此时将真空腔体14密闭，抽真空至10—3Pa;
b.实时采集光斑位置，分析并显示，将分析的位置信息分解为各平移台控制器的位移差;具体为，USB视频信号采集卡读取CCD面阵上光斑坐标，并通过USB端口发送给工控计算机15，工控计算机15处理采集到的视频文件，将光斑位置对应到已标定的坐标系中的，软件分析坐标位置和标定位置的位移差，通过软件计算，将其分解为镜架的具体运动控制命令，并最终分解为各平移台控制器的位移差；
c.根据各平移台控制器的位移差调节光路;具体为，将各平移台控制器的位移差反馈到光斑位置调节单元中，也就是将位移差作为控制命令发送给平移台控制器，控制对应的I维电动平移台运动，从而实现调节镜架沿预设的X轴、Y轴、Z轴运动，以及镜架旋转、俯仰等，使光路发生变化;这个控制可以是通过软件自动控制完成，也可以是用户根据显示的位移差并结合经验，手动为工控计算机15输入调节的位移数据，再由工控计算机15控制执行；
d.由于光路的调节过程是一个循环的过程，所以重复步骤b、c，直至调整后的光斑位置与定标的光斑位置重叠。
[0021]光路调整完成后，即可进行下一步的实验，实验结束后，充气至标准大气压即可。
[0022]由于激光传播介质折射率的变化，抽真空后光路偏移，本发明的作用就是在真空环境下光路偏移自动调节，最终光斑位置和原标定位置一致。同时系统在初次搭建时过程复杂，当实验光路完成搭建，标定完成后，实验光路的操作变得非常简单，系统自动调节，每次只需更换实验靶材，然后启动系统，系统就会自己完成光路调节。
[0023]总之，通过本发明，无论在大气环境还是真空环境，强激光实验光路的调节变得简易且稳定可重复。
【主权项】
1.一种基于LabVIEW的强激光打靶光路调节系统，其特征在于:包括真空腔体、基于LabVIEW开发平台的工控计算机、与工控计算机连接的激光光斑采集单元和激光光斑位置调节单元； 所述真空腔体内设有带有反射镜的第一二维电动调节镜架、二维手动调节镜架、分别设置有离轴抛物面镜和靶材的第一五维组合电动调节镜架、第二五维组合电动调节靶架、设有物镜头的第二二维电动调节镜架，入射的强激光束依次经第一二维电动调节镜架、二维手动调节镜架上的反射镜第一五维组合电动调节镜架上的离轴抛物面镜、第二五维组合电动调节靶架上的靶材后至物镜头上； 所述激光光斑采集单元包括3路真空CCD摄像头、分别为第一、第二、第三CCD;所述真空CCD摄像头通过摄像头真空转接头与USB视频信号采集卡连接，所述USB视频信号采集卡与工控计算机的USB端口相连;其中，真空CCD摄像头位于真空腔体中，第一、第二CCD分别位于第一二维电动调节镜架、二维手动调节镜架后、入射激光束的延长线方向上，第三CCD位于物镜头正后方； 所述激光光斑位置调节单元控制第一、第二二维电动调节镜架、第一、第二五维组合电动调节靶架的旋转、俯仰运动，控制第一、第二五维组合电动调节靶架的沿预设坐标的X轴、Y轴、Z轴运动。2.根据权利要求1所述的基于LabVIEW的强激光打靶光路调节系统，其特征在于:激光光斑位置调节单元包括与I台与工控计算机通过以太网通信的8维Newport平移台控制器、2台与工控计算机通过USB-RS232端口通信的Sigma平移台控制器;所述8维Newport平移台控制器连接至少2个3维Newport电动平移台，控制第一、第二五维组合电动调节靶架的沿预设坐标的X轴、Y轴、Z轴运动;所述Sigma平移台控制器连接8个I维Sigma电动平移台，控制第一、第二二维电动调节镜架、第一、第二五维组合电动调节靶架的旋转、俯仰运动，电动平移台与对应的镜架间设有控制信号线真空转接头。3.一种基于LabVIEW的强激光打靶光路调节方法，其特征在于:包括以下步骤， 1)建立强激光打靶光路调节系统； 2)大气环境下对光路进行定标，包括以下步骤: a.启动真空CCD摄像头，打开其面阵坐标界面，其中CCD摄像头的面阵坐标界面由光心、X轴、Y轴、Z轴构成，其中光心为CCD摄像头的中心，X轴、Y轴与入射光斑图像的X轴、Y轴平行，Z轴与图像平面垂直； b.启动强激光光源； c.大气环境下调整光路，使激光束的光斑在第三CCD面上呈现为明显的圆形光斑； d.定标:分别依次移动调整第一、第二、第三CCD，使光斑均位于各CCD面阵中心位置，将CCD的面阵坐标界面与光斑位置对应； e.固定真空CCD摄像头，存储光斑对应在各CCD面阵上的坐标位置，并记录保存CCD界面图像、各电动平移台位置数据； 3)真空环境下光路的调节，包括以下步骤: a.抽真空至10—3Pa； b.实时采集光斑位置，分析并显示，将分析的位置信息分解为各平移台控制器的位移差; C.根据各平移台控制器的位移差调节光路； d.重复步骤b、c，直至调整后的光斑位置与定标的光斑位置重叠。4.根据权利要求1所述的基于LabVIEW的强激光打靶光路调节方法，其特征在于:步骤3)的b中，具体为，USB视频信号采集卡读取CCD面阵上光斑坐标并通过USB发送给工控计算机，工控计算机处理采集到的视频文件，将光斑位置对应到已标定的坐标系中的，分析坐标位置和标定位置的位移差，将其分解为镜架的具体运动控制命令，并最终分解为各平移台控制器的位移差。5.根据权利要求1所述的基于LabVIEW的强激光打靶光路调节方法，其特征在于:步骤3)的c中，具体为，将控制命令发送给平移台控制器，控制对应的I维电动平移台运动，从而调节镜架姿态，改变光路。
【专利摘要】本发明公开了一种基于LabVIEW的强激光打靶光路调节系统及调节方法，包括真空腔体、基于LabVIEW开发平台的工控计算机、与工控计算机连接的激光光斑采集单元和激光光斑位置调节单元；本发明的工控计算机包括基于LabVIEW开发的全新光路监控和光路调节的人机交互界面，应用激光光斑映射在CCD的空间位置来确定光路位置，利用LabVIEW开发多线程并行运行机制，将不同型号、不同通讯方式的多控制器软件集于一体开发，实现真空环境下激光光路的精密微调。激光实验科研人员可直接利用该系统方便快捷地进行实验光路优化调节，减少了实验研究中光路调节的工作量，节省了大量的人力物力。
【IPC分类】G02B7/182, G02B27/00
【公开号】CN105572836
【申请号】CN201510953514
【发明人】吴兆奎, 马云灿, 陈小辉, 李军, 祝文军, 李晓亚
【申请人】中国工程物理研究院流体物理研究所
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2015年12月17日