毕业论文--激光束偏移量实时双靶校正系统开发

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1、本科毕业论文（设计）课题名称激光束偏移量实时双靶校正系统开发学院物理与电子工程学院专业光信息科学与技术专业班级名称学生姓名学号指导教师完成日期2016年5月23日教务处制激光束偏移量实时双靶校正系统开发摘要：由于谐振腔热稳定性、环境扰动等因素影响，激光器发射的激光束方向随时间存在微小的漂移。中长距离的应用中，这种微小的方向漂移便会严重影响后续系统的工作稳定性。所以对于大多数激光光学系统，一套方向对准装置具有重要的实用意义。本课题将设计出创新的双靶校正光路，近乎理想地分离了X、Y轴的角度偏移量和平行漂移量共四个分量，并实现独立控制。系统利用两个摄像头作为探测器，实时监控光斑位置，并运用

2、PC+STM32的方法，根据探测器捕获的数据分析光斑中心坐标，驱动高精度步进电机与超高精度平移台，实时校正光束的角度偏移量与平行漂移量，并通过PID算法实现快速调节的目的。我们搭建了系统并对其进行了调试。该系统具有安装简单、操作方便、调节速度快、稳定性好、成本低廉等优点。关键词:创新光路；光束双靶校准；光斑中心算法；PID；电机驱动IABSTRACT:Becauseofvariousfactors,liketheresonatorthermalstabilityandenvironmentaldisturbance,thedirectionoflaserbeamwouldhaveas

3、lightdriftaftertimeover.Inlong-distanceapplications,thislittledeviationmustleadtoseriousaffectinthefollow-upsystems.Asaresult,directedalignmentdeviceplaysanimportantroleinlotsoflaseropticalsystems.Thispassageistodesignacreativedoubletargetalignmentopticalroad,whichseparatesangleoffsetandhorizon

4、taloffsetintototallyfourvaluesofX,Yaxisperfectly,anditsuccessesincontrollingitindependently.Thesystemusestwocamerasensorstomonitorthelaserspot.Accordingtothespotcoordinationalgorithmwhichgetfromcamera,thejointofPCandSTM32micro-controllerdrivesthehighprecisionsteppingmotorrotatingmirror.Hence,it

5、canaligntheangleoffsetandhorizontaloffsetinreal-time.ThisdesignistoachievethegoaloffastadjustmentbyaddingPIDalgorithm.Thesystemisestablishedandtestedbyus.Thisdesignisinstalledeasily,controlledconveniently,adjustfast,stableandwithlowprice.KEYWORDS:creativeopticalpath;spotcoordinationalgorithm;PI

6、DIV目录1.前言12.激光束偏移量实时双靶校正系统工作原理22.1激光束偏移量实时监控原理22.1.1激光束光斑探测器的选择22.1.1.1四象限光电探测器22.1.1.2电荷耦合元件（CCD）32.1.1激光光斑中心的测量方法52.1.2.1仿四象限算法52.1.2.2灰度重心法52.2激光束手动调节偏移量原理62.2.1四相步进电机工作原理62.2.2手动调节偏移量的设计原因72.2.3手动调节偏移量的设计原理72.3激光束实时双靶自动校正原理82.3.1双靶自动校正的设计原因82.3.2双靶自动校准的设计原理82.4PID电机步数控制算法基本原理93.激光束实时双靶校准系统模

7、块构建103.1偏转平移校准光路设计和搭建113.2实时自动校正系统的程序逻辑框架133.2.1数据采集功能133.2.2手动调节功能143.2.3自动调节功能153.3系统主要构成模块173.3.1系统核心控制模块173.3.1.1上位机核心控制模块173.3.1.2下位机核心控制模块173.3.2光斑中心坐标采集模块183.3.2.11号摄像头的光斑中心坐标采集模块183.3.3多步进电机联调模块203.3.3.1GCD-0401M电动台控制器203.