多路激光光轴同步调节控制系统的制作方法

本发明属于多路激光光轴同步调节控制领域，涉及一种多路激光光轴同步调节控制系统。

背景技术：

随着激光武器的发展，人们对激光器发射精度的要求越来越高。在激光发射设备中，包含了大量的激光器件、光学元件和组件。在复杂光学系统中，需要将光学元件放置在几个平台上，各平台之间允许有一定的相对运动，但要求全系统共轴。如在高能激光技术中，激光器和光束发射系统分别位于两个平台上，当两个平台相对运动时，要求两个平台上的光学元件实时共轴。

目前，国内外都有激光自动对准方面的研究，很多采用压电陶瓷驱动式两维反射镜精确控制光束实现激光的自动对准。而压电陶瓷驱动式两维反射镜成本较高且驱动电压大，因此本发明中的两维反射镜采用步进电机作为驱动，本发明能够同时实现多路激光的自动对准，提高了激光发射系统的发射精度。

技术实现要素：

本发明要解决的问题是对激光发射系统中的多路对准监视设备进行同步控制，实现多路激光的同步调节，提供一种多路激光光轴同步调节控制系统。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：

一种多路激光光轴同步调节控制系统，包括：对准监视控制板、控制计算机、长波红外对准监视CCD、中波红外对准监视CCD、可见光对准监视CCD、长波红外两维反射镜、中波红外两维反射镜、可见光两维反射镜、及外部电源；

所述控制计算机分别与所述长波红外对准监视CCD、所述中波红外对准监视CCD、所述可见光对准监视CCD、所述外部电源、以及所述对准监视控制板相连；所述对准监视控制板还分别与长波红外两维反射镜、中波红外两维反射镜、可见光两维反射镜以及外部电源相连；

所述长波红外对准监视CCD、中波红外对准监视CCD、可见光对准监视CCD分别对长波红外、中波红外、可见光的光路偏差进行检测，输出图像给所述控制计算机；

所述控制计算机根据图像信息进行分析，发送控制命令给所述对准监视控制板，并接收所述对准监视控制板发送的数据；

所述对准监视控制板与所述控制计算机相连，接收所述控制计算机的控制命令对长波红外两维反射镜、中波红外两维反射镜、可见光两维反射镜进行调节，进而实现对长波红外、中波红外和可见光光路的调节，并将长波红外两维反射镜、中波红外两维反射镜、可见光两维反射镜的位置和状态等数据反馈给所述控制计算机。

在上述技术方案中，所述对准监视控制板采用TMS320F2812作为CPU，通过RS422串行通信口与控制计算机相连。

在上述技术方案中，所述对准监视控制板包括：电源模块、通讯模块、驱动模块和AD采样模块。

在上述技术方案中，所述对准监视控制板的CPU采用TMS320F2812数字信号处理器。

在上述技术方案中，所述外部电源包括220V电源、5V电源和6V电源，220V电源为控制计算机供电，5V电源为对准监视控制板电源模块的芯片部分供电，6V电源为对准监视控制板电源模块的电机驱动部分供电。

在上述技术方案中，长波红外对准监视CCD、中波红外对准监视CCD以及可见光对准监视CCD的自动对准工作流程相同：激光器发射激光后，通过对准监视CCD进行光路偏差的实时监测，控制计算机根据图像分析光路是否有偏差，如果有偏差则发送控制命令给对准监视控制板，控制两维反射镜进行自动对准，否则不动作。

在上述技术方案中，多路激光光轴同步调节控制系统的操作流程为：

系统上电后，首先进行系统初始化，包括系统时钟、GPIO、PWM、中断；

然后进行串口参数及AD模块的初始化；

初始化完成后，系统进入循环等待状态；

直到通讯中断发生，系统执行中断处理，然后再次回到循环等待状态；

当通讯中断发生后，接收控制计算机的数据，解析控制命令，并通过AD采集长波两维反射镜、中波两维反射镜、可见光两维反射镜的限位信号；

然后根据控制命令判断是否已经对准，如果没有对准，则进行长波、中波及可见光光路的自动对准；

判断长波两维反射镜是否到达限位，如果没有则输出长波对准控制信号，否则停止输出；

判断中波两维反射镜是否到达限位，如果没有则输出中波对准控制信号，否则停止输出；

判断可见光两维反射镜是否到达限位，如果没有则输出可见光对准控制信号，否则停止输出；

然后将长波两维反射镜、中波两维反射镜、可见光两维反射镜的位置和状态信息反馈给控制计算机；

然后等待下一次通讯中断的发生。

本发明具有以下的有益效果：

本发明的多路激光光轴同步调节控制系统能够实时监测激光发射系统长波红外、中波红外和可见光的光路偏差，并通过对长波红外两维反射镜、中波红外两维反射镜和可见光两维反射镜同步控制实现多光路偏差的同步修正，提高激光发射系统的发射精度。

本发明的多路激光光轴同步调节控制系统采用步进电机驱动方式。长波红外两维反射镜、中波红外两维反射镜、可见光两维反射镜机械结构相同，都具有两维调节功能，在两个互相垂直的轴系上各自安装了一个步进电机。对准监视控制板上共集成了6路步进电机驱动模块，可以同时对三个两维反射镜进行控制。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

图1为多路激光同步调节控制系统组成示意图。

图2为自动对准工作流程示意图。

图3为多路激光同步调节控制系统流程示意图。

具体实施方式

本发明的多路激光光轴同步调节控制系统，包括：对准监视控制板、控制计算机、长波红外对准监视CCD、中波红外对准监视CCD、可见光对准监视CCD、长波红外两维反射镜、中波红外两维反射镜、可见光两维反射镜、外部电源及接口，如图1所示。

对准监视控制板CPU采用TMS320F2812数字信号处理器，是多路激光同步调节控制系统控制算法的实现基础，它包括电源模块、通讯模块、驱动模块和AD采样模块。通讯模块采用RS422串行通信方式与控制计算机之间进行连接，驱动模块采用UP2HB01驱动芯片对步进电机进行驱动，并采用光耦进行了信号隔离，提高抗干扰性，AD采样模块采用AD7864对长波红外对准监视设备、中波红外对准监视设备、可见光对准监视设备的限位信号进行采集，电源模块包括芯片部分电源和电机驱动部分电源。

外部电源包括220V电源、5V电源和6V电源，220V电源为控制计算机供电，5V电源为对准监视控制板电源模块的芯片部分供电，6V电源为对准监视控制板电源模块的电机驱动部分供电。

长波红外对准监视CCD、中波红外对准监视CCD、可见光对准监视CCD分别对长波红外、中波红外、可见光红外的光路进行监测，输出图像给控制计算机。控制计算机根据图像信息进行分析，发送控制命令给对准监视控制板，并接收对准监视控制板发送的数据，包括长波红外、中波红外、可见光两维反射镜的位置和状态信息。

图2是自动对准工作流程图。长波红外、中波红外和可见光三路激光的自动对准工作流程相同。激光器发射激光后，通过对准监视CCD进行光路偏差的实时监测，控制计算机根据图像分析光路是否有偏差，如果有偏差则发送控制命令给对准监视控制板，控制两维反射镜进行自动对准，否则不动作。

图3是多路激光同步调节控制系统软件流程图。系统上电后，首先进行系统初始化，包括系统时钟、GPIO(General Purpose Input Output，通用输入输出)、PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)、中断等，然后进行串口参数及AD模块的初始化。本系统只有一个通讯中断被使能，接收来自控制计算机的数据。初始化完成后，系统进入循环等待状态。直到通讯中断发生，系统执行中断处理，然后再次回到循环等待状态，系统的工作频率为50Hz。当通讯中断发生后，接收控制计算机的数据，解析控制命令，并通过AD采集长波两维反射镜、中波两维反射镜、可见光两维反射镜的限位信号。然后根据控制命令判断是否已经对准，如果没有对准，则进行长波、中波及可见光光路的自动对准。判断长波两维反射镜是否到达限位，如果没有则输出长波对准控制信号，否则停止输出。判断中波两维反射镜是否到达限位，如果没有则输出中波对准控制信号，否则停止输出。判断可见光两维反射镜是否到达限位，如果没有则输出可见光对准控制信号，否则停止输出。然后将长波两维反射镜、中波两维反射镜、可见光两维反射镜的位置和状态信息反馈给控制计算机。然后等待下一次通讯中断的发生。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。