一种逆反射样品位姿调整装置及调整方法与流程

本发明属于光学性质的测试，具体涉及到一种逆反射样品位姿调整装置及调整方法。

背景技术：

1、位姿调整恰当一方面可以确保设备放置平稳，正常运作，另一方面又是保证许多精密实验精度的决定性因素。例如在军事武器装备中，机动雷达和导弹发射车等到达预定作战阵地后都要求进行架设，此时必须对其位姿进行精确调整才可以使它们放置平稳，从而快速捕捉目标，实现精确打击。在许多光学实验中，例如小型激光器输出功率、脉冲重复率、脉冲能量等参数的测量，为了保证测量精度，必须使激光器的轴线与探测器探头轴线重合，这就需要对探测器位姿进行精确调整以减小实验误差。

2、在逆反射测量实验中，为了确保光源发出的光线垂直照射在待测逆反射样品表面，目前常见用的样品位姿调整方式为手动调整，首先转动逆反射样品支架，使支架背面的平面镜面对光源；其次在光学暗室中借助平面镜得到光源经平面镜后的反射光线与发射光线之间的夹角；然后反复调整逆反射样品支架的高度、转动角度与俯仰角度并锁定，使反射光线与发射光线重合；最后转动支架180°，使支架正面面向光源。此调整过程不仅对周围环境要求高、反复调整导致效率低，而且操作难度大、对操作的技术人员要求高。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于提供一种结构简单、操作方便、位姿调整精度高和效率高的逆反射样品位姿调整装置及调整方法。

2、解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种逆反射样品位姿调整装置，基准体上设置有升降台，升降台上设置有水平旋转台，水平旋转台上设置有逆反射样品支架，所述逆反射样品支架为u形支撑架的两内侧壁中部铰接有样品安装板，样品安装板的顶部设置有第二照度探测器、中心位置设置有第一照度探测器、下部设置第五照度探测器，第一照度探测器的中心线与样品安装板的中心法线重合，第二照度探测器、第一照度探测器和第五照度探测器的中心线位于同一平面且相交于一点，该交点位于样品安装板后侧，u形支撑架的两前侧壁上分别设置有第三照度探测器、第四照度探测器，第三照度探测器、第四照度探测器的中心线与第一照度探测器的中心线位于同一平面且相交于一点，该交点位于样品安装板后侧，第一照度探测器、第二照度探测器、第三照度探测器、第四照度探测器、第五照度探测器输出端与位于基准体一侧的数据处理及显示模块相连，所述数据处理及显示模块用于显示当前样品安装板的位姿及垂直方向和水平方向的偏转角度。

3、作为一种优选技术方案，所述样品安装板及u形支撑架表面设置有经过磨砂处理的不透光材料层。

4、作为一种优选技术方案，所述安装板的纵截面为l形，材料为不锈钢，所述样品安装板上设置有样品固定磁铁。

5、作为一种优选技术方案，所述样品安装板与u形支撑架之间通过阻尼铰链相连。

6、作为一种优选技术方案，所述第一照度探测器与第二照度探测器中心线之间的夹角α12、所述第一照度探测器与第四照度探测器中心线之间的夹角α14、所述第一照度探测器与第三照度探测器中心线之间的夹角α13、所述第一照度探测器与第五照度探测器中心线之间的夹角α15均为30°～85°。

7、本发明还提供一种逆反射样品位姿调整装置的样品位姿调整方法，包括以下步骤：

8、步骤1.根据逆反射测量系统要求，将逆反射样品位姿调整装置移动到目标距离处，调整逆反射样品位姿调整装置的升降台及水平旋转台，使光源的光斑位于样品安装板中心的第一照度探测器上；

9、步骤2. 数据处理及显示模块比较第二照度探测器采集到的照度值e2与e1cosα12值的大小及第三照度探测器采集到的照度值e3与e1cosα13值的大小，e1为第一照度探测器采集到的照度值，判断出当前样品安装板垂直方向及水平方向的位姿状态并计算出样品安装板在垂直方向及水平方向的偏转角度并显示；

10、步骤3.根据数据处理及显示模块显示的样品安装板位姿状态及垂直方向和水平方向偏转角度，进行位姿调整，直至样品安装板水平方向和垂直方向偏转角度为0，则样品安装板正面与光源光束垂直，样品安装板位姿准确，最后将逆反射样品紧贴在样品安装板上，完成逆反射样品位姿调整。

11、作为一种优选技术方案，所述步骤2中数据处理及显示模块判断当前样品安装板垂直方向及水平方向的位姿状态及计算样品安装板在垂直方向及水平方向偏转角度的方法为：

12、1）垂直方向样品安装板的位姿及偏转角度

13、e2＞e1cosα12，样品安装板垂直方向呈前俯姿态，前俯偏转角度为 θ 12，

14、；

15、e2＜e1cosα12，样品安装板垂直方向呈后仰姿态，后仰偏转角度为 θ 15，

16、，e5为第五照度探测器采集到的照度值；

17、e2 =e1cosα12，样品安装板垂直方向位姿正确；

18、2）水平方向样品安装板的位姿及偏转角度

19、e3＞e1cosα13，样品安装板水平方向呈逆时针偏转姿态，偏转角度为 θ 13，

20、；

21、e3＜e1cosα13，样品安装板水平方向呈顺时针偏转姿态，偏转角度为 θ 14，

22、，e4为第四照度探测器采集到的照度值；

23、e3 =e1cosα13，样品安装板水平方向位姿正确。

24、本发明的有益效果如下：

25、本发明利用高灵敏度的光照度探测器，精确探测样品安装板位姿状态，获取样品安装板相对光源光束的位姿及偏转角度后再进行位姿调整，极大地提高了位姿调整精度与效率，降低了位姿调整难度。

技术特征：

1.一种逆反射样品位姿调整装置，其特征在于：基准体上设置有升降台，升降台上设置有水平旋转台，水平旋转台上设置有逆反射样品支架，所述逆反射样品支架为u形支撑架的两内侧壁中部铰接有样品安装板，样品安装板的顶部设置有第二照度探测器、中心位置设置有第一照度探测器、下部设置第五照度探测器，第一照度探测器的中心线与样品安装板的中心法线重合，第二照度探测器、第一照度探测器和第五照度探测器的中心线位于同一平面且相交于一点，该交点位于样品安装板后侧，u形支撑架的两前侧壁上分别设置有第三照度探测器、第四照度探测器，第三照度探测器、第四照度探测器的中心线与第一照度探测器的中心线位于同一平面且相交于一点，该交点位于样品安装板后侧，第一照度探测器、第二照度探测器、第三照度探测器、第四照度探测器、第五照度探测器输出端与位于基准体一侧的数据处理及显示模块相连，所述数据处理及显示模块用于显示当前样品安装板的位姿及垂直方向和水平方向的偏转角度。

2.根据权利要求1所述逆反射样品位姿调整装置，其特征在于：所述样品安装板及u形支撑架表面设置有经过磨砂处理的不透光材料层。

3.根据权利要求1所述逆反射样品位姿调整装置，其特征在于：所述安装板的纵截面为l形，材料为不锈钢，所述样品安装板上设置有样品固定磁铁。

4.根据权利要求1所述逆反射样品位姿调整装置，其特征在于：所述样品安装板与u形支撑架之间通过阻尼铰链相连。

5.根据权利要求1所述逆反射样品位姿调整装置，其特征在于：所述第一照度探测器与第二照度探测器中心线之间的夹角α12、所述第一照度探测器与第四照度探测器中心线之间的夹角α14、所述第一照度探测器与第三照度探测器中心线之间的夹角α13、所述第一照度探测器与第五照度探测器中心线之间的夹角α15均为30°～85°。

6.根据权利要求1所述逆反射样品位姿调整装置的样品位姿调整方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述逆反射样品位姿调整装置的样品位姿调整方法，其特征在于，所述步骤2中数据处理及显示模块判断当前样品安装板垂直方向及水平方向的位姿状态及计算样品安装板在垂直方向及水平方向偏转角度的方法为：

技术总结
一种逆反射样品位姿调整装置及调整方法，基准体上设置有升降台，升降台上设置有水平旋转台，水平旋转台上设置有逆反射样品支架，逆反射样品支架为U形支撑架的两内侧壁中部铰接有样品安装板，样品安装板的顶部设置有第二照度探测器、中心位置设置有第一照度探测器、下部设置第五照度探测器，U形支撑架的两前侧壁上分别设置有第三照度探测器、第四照度探测器，第一照度探测器～第五照度探测器输出端与位于基准体一侧的数据处理及显示模块相连，数据处理及显示模块用于显示当前样品安装板的位姿及垂直方向和水平方向的偏转角度。本发明大幅提高了位姿调整精度与效率，降低了位姿调整难度。

技术研发人员：李勍,张恒,张瑛欣,鲁曼君,张晓颖,段文瑞
受保护的技术使用者：陕西省计量科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15