激光陀螺反射镜散射检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及激光陀螺技术领域，提供一种激光陀螺反射镜散射检测装置，该装置通过将激光器产生的激光光源经过空间滤波器进行聚焦、去除空间噪声，再采用扩束镜改变激光光束直径和发散角，以一定的角度δ射入至测试旋转台上的工件样品，将激光光束经过反射镜工件样品表面反射的光束进入感光区域，再由CCD工业相机拍摄感光层受光束感光后的图像数据，经过A/D转换后由计算机进行存储和匹配计算，本发明专利技术还公开了一种方法，不仅能够实时在线地检测光线经过反射镜工件样品表面反射出激光光束的散射图像情况，且高精度、高效率检测激光光束经过反射镜工件样品表面出现的能量损失，进而可以高精度、高效率地检测反射镜工件样品的质量。高效率地检测反射镜工件样品的质量。高效率地检测反射镜工件样品的质量。

【技术实现步骤摘要】
激光陀螺反射镜散射检测装置及方法


[0001]本专利技术涉及激光陀螺仪生产
，特别涉及一种激光陀螺反射镜散射检测装置及方法。

技术介绍

[0002]激光陀螺仪(Optic Gyroscope，OG)是一种高精度惯性器件，可根据主要敏感载体相对于惯性空间的角度运动，测量其旋转角速率，在惯性导航、姿态控制、定位导向等运动过程中的核心部件。激光陀螺仪具有动态范围大，耐冲击振动能力强，对与加速度有关的误差不敏感，启动时间短，可靠性高等一系列优点，在航天、航海、航空、制导领域都有广泛的应用。
[0003]CN109668838B公开了一种可同时检测光学元件表面和亚表面缺陷的装置及方法，包括激光激发装置、激光干涉检测装置、激光散射检测装置、运动平台以及样品台，激光激发装置与激光干涉检测装置采用不同波长的激光；激光干涉检测装置与激光散射检测装置采用相同波长的激光；样品台与运动平台相连，待检测样品置于样品台上；运动平台可带动待检测样品在X、Y、Z三维空间中运动，对待检测样品表面及亚表面进行扫描检测；所述的激光激发装置包括激发激光器、扫描振镜以及长工作距离显微物镜，激发激光器产生脉冲式激发激光，扫描振镜将所述的激发激光在一个扫描平面内进行角度翻转，并从不同角度入射到长工作距离显微物镜中；所述的激光干涉检测装置包括检测激光器、法布里-珀罗谐振腔、二向色反射镜、干涉光电探测器以及干涉信号采样器；所述检测激光器产生连续检测激光；所述法布里-珀罗谐振腔包括准直透镜、分光棱镜、干涉棱镜、压电陶瓷移相器；干涉光电探测器安装在法布里-珀罗谐振腔的腔壁上，干涉光电探测器的探测面与压电陶瓷移相器的反光镜镜面平行且分布在干涉棱镜两侧；所述检测激光由检测激光器发出后，进入法布里-珀罗谐振腔；分光棱镜将检测激光分为两束，一束为干涉用检测激光，另一束散射用检测激光；干涉用检测激光经干涉棱镜后被分为两束，一束为移相激光，另一束为探测激光；移相激光垂直入射到压电陶瓷移相器上后返回；探测激光由法布里-珀罗谐振腔出射，并经由二向色反射镜反射到待测样品表面；经待测样品表面反射后的探测激光经二向色反射镜反射回到干涉棱镜，并与移相激光发生干涉。
[0004]由于散射是激光陀螺仪锁区形成的关键，环形的谐振腔内背向散射作用，部分入射光沿原路返回，使得顺时针旋转的光(CW)和逆时针旋转的光(CCW)相互耦合，从而形成锁区。激光陀螺仪中散射主要来源反射镜的非完整性、光学元件本身的散射、气体中尘埃的散射与吸收等，光束在反射镜表面反射时的背向散射对能量耦合有着重要影响，所以对激光陀螺仪背向散射高精度、高效率检测至关重要。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术旨在提出激光陀螺反射镜散射检测装置，由于传统的测量方法采用积分球测量全积分散射，且由于背向散射方向与入射光方向相同，且能量仅为皮瓦级，
探测难度极大，并易受噪声影响。该激光陀螺反射镜散射检测装置采用计算机、CCD工业相机、感光层等，检测数据通过网络实时更新，不仅效率高而且精度高。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0006]激光器，用于产生模拟真实激光陀螺仪中的激光光源；
[0007]空间滤波器，用于将激光器产生的激光光源的光束进行聚焦，并去除光束空间噪声；
[0008]扩束镜，用于改变空间滤波器传递的激光光束直径和发散角；
[0009]反射镜组件，用于反射扩束镜传递的光束以一定的角度δ射入至测试旋转台上的工件样品；
[0010]感光层，捕捉工件样品表面反射的光束，以形成感光区域；
[0011]CCD工业相机，用于拍摄感光层受光束感光后的图像数据，并将图像数据发送至图像处理装置；
[0012]图像处理装置，用于获取图像数据并进行A/D转换，将转换后的数字信号发送至计算机存储计算；
[0013]计算机，用于存储和计算图像数字信号数据。
[0014]优选地，所述激光器能够产生的激光频率大于4
×
10
14
Hz，小于7
×
10
14
Hz。
[0015]优选地，所述空间滤波器包括采用正态分布的密度函数的高斯滤波器。
[0016]优选地，所述扩束镜包括能够改变激光光束直径和发散角的透镜组件，所述透镜组件包括CO2激光扩束镜或He-Ne激光扩束准直镜。
[0017]优选地，所述反射镜组件包括仅改变光束角度的平面反射镜组件。
[0018]优选地，所述感光层包括CCD感光元件。
[0019]优选地，所述激光器产生的激光光源能够依次通过所述空间滤波器、所述扩束镜、所述反射镜组件、所述感光层。
[0020]优选地，激光陀螺反射镜散射检测装置还包括测试旋转台、驱动电机，所述测试旋转台旋转中心与所述驱动电机输出轴固定连接，所述工件样品与所述测试旋转台的上端面固定设置。
[0021]本专利技术还公开了一种用于实施上述激光陀螺反射镜散射检测装置的方法，所述方法包括：
[0022]步骤S1，由激光器产生模拟真实激光陀螺仪中相同频率的激光光源，将激光光源的光束通过空间滤波器，采用空间滤波器将光束进行聚焦并去除光束中的空间噪声；
[0023]步骤S2，由扩束镜将经过空间滤波器聚焦和滤波后的激光光束进行扩束，改变激光光束直径和发散角，再将扩束镜传递的光束传递至反射镜组件；
[0024]步骤S3，将扩束镜传递的光束以一定的角度δ反射射入至测试旋转台上的工件样品表面，光束在工件样品表面反射后至感光层的感光区域，已形成感光后的图像数据；
[0025]步骤S4，将CCD工业相机拍摄感光层受光束感光后的图像数据，并将图像数据发送至图像处理装置，图像处理装置将获取的图像数据进行A/D转换，将转换后的数字信号发送至计算机用于存储和计算。
[0026]优选地，在步骤S3中，所述工件样品固定设置在由驱动电机驱动旋转的测试旋转台上端面，当完成步骤S3后，所述驱动电机驱动所述测试旋转台旋转θ角，获得N组感光后的
图像数据；
[0027]在步骤S4中，N组感光后的图像数据经过所述CCD工业相机拍摄进入图像处理装置，图像处理装置将N组感光后的图像数据A/D转换后发送至计算机进行图像匹配计算，其中N为大于等于1的自然数。
[0028]根据本专利技术实施例的另一方面，提供了一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行上述的方法。
[0029]相对于现有技术，本专利技术提供的激光陀螺反射镜散射检测装置，通过将激光器产生的激光光源经过空间滤波器进行聚焦、去除空间噪声，再采用扩束镜改变激光光束直径和发散角，以一定的角度δ射入至测试旋转台上的工件样品，将激光光束经过反射镜工件样品表面反射的光束进入感光区域，再由CCD工业相机拍摄感光层受光束感光后的图像数据，经过A/D转换后由计算机进行存储和匹配计算，本专利技术还公开了一种用于实施激光陀螺反射镜散射检测装置的方法，不仅能够实时在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光陀螺反射镜散射检测装置，其特征在于，所述激光陀螺反射镜散射检测装置包括：激光器，用于产生模拟真实激光陀螺仪中的激光光源；空间滤波器，用于将激光器产生的激光光源的光束进行聚焦，并去除光束空间噪声；扩束镜，用于改变空间滤波器传递的激光光束直径和发散角；反射镜组件，用于反射扩束镜传递的光束以一定的角度δ射入至测试旋转台上的工件样品；感光层，捕捉工件样品表面反射的光束，以形成感光区域；CCD工业相机，用于拍摄感光层受光束感光后的图像数据，并将图像数据发送至图像处理装置；图像处理装置，用于获取图像数据并进行A/D转换，将转换后的数字信号发送至计算机存储计算；计算机，用于存储和计算图像数字信号数据。2.根据权利要求1所述的激光陀螺反射镜散射检测装置，其特征在于，所述激光器能够产生的激光频率大于4
×
10
14
Hz，小于7
×
10
14
Hz。3.根据权利要求1所述的激光陀螺反射镜散射检测装置，其特征在于，所述空间滤波器包括采用正态分布的密度函数的高斯滤波器。4.根据权利要求1所述的激光陀螺反射镜散射检测装置，其特征在于，所述扩束镜包括能够改变激光光束直径和发散角的透镜组件，所述透镜组件包括CO2激光扩束镜或He-Ne激光扩束准直镜。5.根据权利要求1所述的激光陀螺反射镜散射检测装置，其特征在于，所述反射镜组件包括仅改变光束角度的平面反射镜组件。6.根据权利要求1所述的激光陀螺反射镜散射检测装置，其特征在于，所述感光层包括CCD感光元件。7.根据权利要求1-6任意一项所述的激光陀螺反射镜散射检测装置，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘囡南，张岩，常悦，杨凯森，刘波，周卫东，王慧英，金鑫，姜存光，
申请(专利权)人：中科钢研节能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：