便携式组合调零激光大工作距自准直装置与方法与流程

技术特征：

1.便携式组合调零激光大工作距自准直装置，其特征在于，包括光源(1)、反射式准直镜(22)、反射镜(3)、以及反馈成像系统(6)，所述反射镜(3)上设置有角度调整测量装置(4)；光源(1)出射的光束，经过反射式准直镜(22)准直成平行光束后，再由反射镜(3)反射，入射到被测物(5)的表面；从被测物(5)表面反射的光束，再经过反射镜(3)反射后，由反馈成像系统(6)采集成像；

所述反馈成像系统(6)为以下两种形式中的：

第一、反馈成像系统(6)包括图像传感器成像系统和四象限探测器成像系统；

所述图像传感器成像系统包括第一反馈分光镜(61)和设置在反射式准直镜(22)焦点处的图像传感器(65)；从被测物(5)表面反射的光束，再经过反射镜(3)反射后，先后经过反射式准直镜(22)投射、第一反馈分光镜(61)反射、由图像传感器(65)采集成像；在被测物(5)表面与光轴垂直的条件下，图像传感器(65)所成点像在像面中心位置；

或

所述图像传感器成像系统包括第一反馈分光镜(61)、第一反馈物镜(63)和设置在第一反馈物镜(63)焦点处的图像传感器(65)；从被测物(5)表面反射的光束，再经过反射镜(3)反射后，先后经过第一反馈分光镜(61)反射、第一反馈物镜(63)透射、由图像传感器(65)采集成像；在被测物(5)表面与光轴垂直的条件下，图像传感器(65)所成点像在像面中心位置；

所述四象限探测器成像系统包括第二反馈分光镜(62)和设置在反射式准直镜(22)焦点处的四象限探测器(66)；从被测物(5)表面反射的光束，再经过反射镜(3)反射后，先后经过反射式准直镜(22)投射、第一反馈分光镜(61)反射、由四象限探测器(66)采集成像；在被测物(5)表面与光轴垂直的条件下，四象限探测器(66)所成点像在像面中心位置；

或

所述四象限探测器成像系统包括第二反馈分光镜(62)、第二反馈物镜(64)和设置在第二反馈物镜(64)焦点处的四象限探测器(66)；从被测物(5)表面反射的光束，再经过反射镜(3)反射后，先后经过第二反馈分光镜(62)反射、第二反馈物镜(64)透射、由四象限探测器(66)采集成像；在被测物(5)表面与光轴垂直的条件下，四象限探测器(66)所成点像在像面中心位置；

第二、反馈成像系统(6)包括第一反馈分光镜(61)、以及由导轨(68)承载的图像传感器(65)和四象限探测器(66)，所述导轨(68)共有两个停顿位置，一个停顿位置使图像传感器(65)像面中心对应反射式准直镜(22)的焦点位置，另一个停顿位置使四象限探测器(66)像面中心对应反射式准直镜(22)的焦点位置；

或

反馈成像系统(6)包括第一反馈分光镜(61)、第一反馈物镜(63)、以及由导轨(68)承载的图像传感器(65)和四象限探测器(66)，所述导轨(68)共有两个停顿位置，一个停顿位置使图像传感器(65)像面中心位于第一反馈物镜(63)的焦点位置，另一个停顿位置使四象限探测器(66)像面中心位于第一反馈物镜(63)的焦点位置；

所述角度调整测量装置(4)包括设置在反射镜(3)上的角度调整装置、角度偏转测量装置、以及万向轴(43)，角度调整装置包括第一驱动器(411)和第二驱动器(412)；第一驱动器(411)与万向轴(43)的连线垂直第二驱动器(412)与万向轴(43)的连线；角度偏转测量装置为共光路自准直仪(429)。

2.根据权利要求1所述的便携式组合调零激光大工作距自准直装置，其特征在于，还包括波前探测系统(7)和波前补偿系统(8)；

所述波前探测系统(7)包括波前探测分光镜(71)、以及空气扰动波前探测器(72)和反射镜形变波前探测器(73)中的至少一个；所述波前探测分光镜(71)设置在反射镜(3)与被测物(5)之间，空气扰动波前探测器(72)设置在波前探测分光镜(71)的反射光路上，反射镜形变波前探测器(73)设置在反射镜(3)的二次反射光路上；

所述波前补偿系统(8)包括补偿光源(81)、补偿准直镜(82)、以及透射式液晶空间光调制器(83)；补偿光源(81)出射的光束，经过补偿准直镜(82)准直成平行光束后，再由透射式液晶空间光调制器(83)调制，入射到波前探测分光镜(71)上。

3.在权利要求1所述便携式便携式组合调零激光大工作距自准直装置上实现的便携式便携式组合调零激光大工作距自准直方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤a、点亮光源(1)，图像传感器(65)成像，根据点像偏离像面中心方向，利用第一驱动器(411)和第二驱动器(412)调整反射镜(3)角度，使点像回到图像传感器(65)像面中心区域；

步骤b、四象限探测器(66)成像，得到步骤a结束后点像偏离四象限探测器(66)像面中心位置Δx和Δy，利用第一驱动器(411)和第二驱动器(412)调整反射镜(3)角度，使点像回到四象限探测器(66)像面中心位置；

步骤c、通过共光路自准直仪(429)得到反射镜(3)的角度变化Δθ和进而得到被测物(5)表面的角度变化Δα和Δβ；其中，和f3、f4表示2个函数。

4.在权利要求2所述便携式便携式组合调零激光大工作距自准直装置上实现的便携式便携式组合调零激光大工作距自准直方法，要求波前探测系统(7)仅包括波前探测分光镜(71)和空气扰动波前探测器(72)；

其特征在于，包括以下步骤：

步骤a、选取表面垂直于光轴方向的参考物；

步骤b、点亮光源(1)，将步骤a所选择的参考物分别放置在工作位置A和近工作位置B，空气扰动波前探测器(72)分别得到GA和GB两组数据；

步骤c、G1＝GA-GB，得到空气扰动造成的波前变化；

步骤d、按照f5(G1)调整透射式液晶空间光调制器(83)参数，点亮补偿光源(81)，补偿空气扰动；

步骤e、图像传感器(65)成像，根据点像偏离像面中心方向，利用第一驱动器(411)和第二驱动器(412)调整反射镜(3)角度，使点像回到图像传感器(65)像面中心区域；

步骤f、四象限探测器(66)成像，得到步骤a结束后点像偏离四象限探测器(66)像面中心位置Δx和Δy，利用第一驱动器(411)和第二驱动器(412)调整反射镜(3)角度，使点像回到四象限探测器(66)像面中心位置；

步骤g、通过共光路自准直仪(429)得到反射镜(3)的角度变化Δθ和进而得到被测物(5)表面的角度变化Δα和Δβ；其中，和f3、f4表示2个函数。

5.在权利要求2所述便携式便携式组合调零激光大工作距自准直装置上实现的便携式便携式组合调零激光大工作距自准直方法，要求波前探测系统(7)仅包括波前探测分光镜(71)和反射镜形变波前探测器(73)；

其特征在于，包括以下步骤：

步骤a、选取表面垂直于光轴方向的参考物；

步骤b、点亮光源(1)，将步骤a所选择的参考物分别放置在工作位置A和近工作位置B，反射镜形变波前探测器(73)分别得到GC和GD两组数据；

步骤c、G2＝GC-GD，得到空气扰动和反射镜形变共同造成的波前变化；

步骤d、按照f5(G2)调整透射式液晶空间光调制器(83)参数，点亮补偿光源(81)，补偿空气扰动和反射镜形变；

步骤e、图像传感器(65)成像，根据点像偏离像面中心方向，利用第一驱动器(411)和第二驱动器(412)调整反射镜(3)角度，使点像回到图像传感器(65)像面中心区域；

步骤f、四象限探测器(66)成像，得到步骤a结束后点像偏离四象限探测器(66)像面中心位置Δx和Δy，利用第一驱动器(411)和第二驱动器(412)调整反射镜(3)角度，使点像回到四象限探测器(66)像面中心位置；

步骤g、通过共光路自准直仪(429)得到反射镜(3)的角度变化Δθ和进而得到被测物(5)表面的角度变化Δα和Δβ；其中，和f3、f4表示2个函数。

6.在权利要求2所述便携式便携式组合调零激光大工作距自准直装置上实现的便携式便携式组合调零激光大工作距自准直方法，要求波前探测系统(7)同时包括波前探测分光镜(71)、空气扰动波前探测器(72)和反射镜形变波前探测器(73)；

其特征在于，包括以下步骤：

步骤a、选取表面垂直于光轴方向的参考物；

步骤b、点亮光源(1)，将步骤a所选择的参考物分别放置在工作位置A和近工作位置B，空气扰动波前探测器(72)分别得到GA和GB两组数据，反射镜形变波前探测器(73)分别得到GC和GD两组数据；

步骤c、G1＝GA-GB，得到空气扰动造成的波前变化；G2＝GC-GD，得到空气扰动和反射镜形变共同造成的波前变化；G＝G2-G1，得到反射镜形变造成的波前变化；

步骤d、

按照f5(G1)调整透射式液晶空间光调制器(83)参数，点亮补偿光源(81)，补偿空气扰动；

或

按照f5(G2)调整透射式液晶空间光调制器(83)参数，点亮补偿光源(81)，补偿空气扰动和反射镜形变；

或

按照f5(G)调整透射式液晶空间光调制器(83)参数，点亮补偿光源(81)，补偿反射镜形变；

步骤e、图像传感器(65)成像，根据点像偏离像面中心方向，利用第一驱动器(411)和第二驱动器(412)调整反射镜(3)角度，使点像回到图像传感器(65)像面中心区域；

步骤f、四象限探测器(66)成像，得到步骤a结束后点像偏离四象限探测器(66)像面中心位置Δx和Δy，利用第一驱动器(411)和第二驱动器(412)调整反射镜(3)角度，使点像回到四象限探测器(66)像面中心位置；

步骤g、通过共光路自准直仪(429)得到反射镜(3)的角度变化Δθ和进而得到被测物(5)表面的角度变化Δα和Δβ；其中，和f3、f4表示2个函数。