光学仪器位置调整方法技术

本发明专利技术提供了一种光学仪器位置调整方法

【技术实现步骤摘要】
光学仪器位置调整方法、系统及存储介质


[0001]本专利技术涉及涡旋光学调整
，具体而言，涉及一种光学仪器位置调整方法
、
系统及存储介质
。

技术介绍

[0002]涡旋光是一种特殊的光束，其中光的相位呈螺旋状分布
。
在
20
世纪，由于激光技术的发展，人们开始研究如何通过激光器生成涡旋光，并对涡旋光进行了更深入地研究，发现了涡旋光在光学
、
量子信息等领域的广泛应用，如光通信
、
光操控和量子计算等
。
在实际应用中，通过氦氖激光器将高斯光射出，通过透镜后将光射到空间光调制器上，再通过折射将光线通过透镜后照射到
CCD
（
Charge Couple Device
，电荷耦合元件）上，
CCD
将其接收后生成涡旋光
。
因此，在进行实验前需要对上述光学仪器的位置进行调整，以保证实验结果的精确性，目前，主要通过两种方法对光学仪器的位置进行调整；其中，一种方法是将光学仪器装配在光学实验用快速定位可微调挂架上，通过该挂架对光学仪器的高度进行调整，该方法通过粗准高度调节装置和细准微调装置相结合，在保证挂环的高度调节速度的同时，保证挂环的高度调节具有较高精度；另一种方法是，通过一种光学实验用支杆升降装置对光学仪器的镜片高度进行调节，该方法中的装置结构简单
、
使用方便，精度调整效果好
。
但是，上述两种方法只能对单一设备的水平或垂直方向进行调节，无法进行多个仪器间的位置调节，而涡旋光实验需要用到多种光学仪器，其中光学仪器间的高度或者水平位置各有不同，现有方法无法实现多个光学仪器之间的位置调节，并且需手动对各个光学仪器的位置进行多次调整，过程繁琐，浪费时间，只能依赖人眼的观测对每个光学仪器的位置进行调节，导致实验结果不精确，存在一定的误差
。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种光学仪器位置调整方法
、
系统及存储介质，能够解决上述技术问题中的至少一个问题
。
[0004]第一方面，本专利技术提供一种光学仪器位置调整方法，包括以下步骤：实时获取所述光学仪器的当前时刻的状态数据；其中，所述状态数据包括加速度和角速度，所述光学仪器包括以下至少之一：氦氖激光器
、
透镜
、
空间光调制器和电荷耦合元件；将当前时刻的所述状态数据输入至卡尔曼滤波模型，以使所述卡尔曼滤波模型输出下一时刻的状态数据预测修正值；根据下一时刻的所述状态数据预测修正值得到下一时刻的空间位置信息，以对所述光学仪器的位置进行调整；其中，所述空间位置信息包括空间位移信息和空间旋转角度信息
。
[0005]可选地，所述卡尔曼滤波模型包括状态预测方程和状态修正方程；
所述将当前时刻的所述状态数据输入至卡尔曼滤波模型，以使所述卡尔曼滤波模型输出下一时刻的状态数据预测修正值，包括以下步骤：将当前时刻的所述状态数据输入至所述状态预测方程，以使所述状态预测方程输出下一时刻的状态数据预测值；将下一时刻的卡尔曼增益参数和下一时刻的所述状态数据预测值输入至所述状态修正方程，以使所述状态修正方程输出下一时刻的所述状态数据预测修正值
。
[0006]可选地，所述卡尔曼滤波模型包括状态协方差预测方程和卡尔曼增益方程，所述方法还包括：将当前时刻的状态数据协方差预测修正值输入至所述状态协方差预测方程，以使所述状态协方差预测方程输出下一时刻的状态数据协方差预测值；将下一时刻的所述状态数据协方差预测值输入至所述卡尔曼增益方程，以使所述卡尔曼增益方程输出下一时刻的所述卡尔曼增益参数
。
[0007]可选地，所述卡尔曼滤波模型还包括状态预测协方差修正方程，所述方法还包括：将下一时刻的所述状态数据协方差预测值和下一时刻的所述卡尔曼增益参数输入至所述状态预测协方差修正方程，以使所述状态预测协方差修正方程输出下一时刻的所述状态数据协方差预测修正值
。
[0008]可选地，根据下一时刻的所述状态数据预测修正值得到下一时刻的空间位置信息的步骤，包括：下一时刻的所述加速度预测修正值通过积分运算得到下一时刻的线速度；下一时刻的所述线速度通过积分运算得到下一时刻的所述空间位移信息
。
[0009]可选地，根据下一时刻的所述状态数据预测修正值得到下一时刻的空间位置信息的步骤，包括：下一时刻的所述角速度的预测修正值通过积分运算得到下一时刻的所述空间旋转角度信息
。
[0010]可选地，所述方法还包括：根据下一时刻的所述空间位置信息生成对应的图形，并将所述图形进行展示
。
[0011]本专利技术所提供的光学仪器位置调整方法，具有如下有益效果：本专利技术实施例所提供的光学仪器位置调整方法中，通过卡尔曼滤波模型对光学仪器的状态数据进行滤波处理，输出状态数据的预测修正值，并根据状态数据的预测修正值得到空间位置信息，以对光学仪器的位置进行调整，相对于现有的光学仪器的位置调整方法，该方法使光学仪器的位置调整结果更为精确，进而使光学实验结果更加精准，减少了光学仪器的位置调整次数，使光学仪器的位置调整过程更加简便，节省了时间
。
[0012]第二方面，本专利技术提供一种光学仪器位置调整系统，所述系统包括：光学仪器
、
控制器以及与所述控制器连接的检测装置；其中，所述检测装置设置在所述光学仪器上，所述光学仪器包括以下至少之一：氦氖激光器
、
透镜
、
空间光调制器和电荷耦合元件；所述检测装置，用于检测对应的所述光学仪器的状态数据，并将所述状态数据发送至所述控制器；其中，所述状态数据包括：加速度和角速度；所述控制器，用于实现上述任一项所述的光学仪器位置调整方法
。
[0013]可选地，所述检测装置包括多个惯性测量单元；
所述惯性测量单元，用于检测对应的所述光学仪器的状态数据，并将所述状态数据发送至所述控制器
。
[0014]由于该光学仪器位置调整系统采用上述光学仪器位置调整方法，故具有上述光学仪器位置调整方法中的有益效果，在此不再赘述
。
[0015]第三方面，本专利技术提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器读取并运行时，实现上述任一项所述的方法中的有益效果，在此不再赘述
。
[0016]本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解
。
本专利技术的目的和其他优点在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得
。
[0017]为使本专利技术的上述目的
、
特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下
。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种光学仪器位置调整方法，其特征在于，包括以下步骤：实时获取所述光学仪器的状态数据；其中，所述状态数据包括加速度和角速度，所述光学仪器包括以下至少之一：氦氖激光器
、
透镜
、
空间光调制器和电荷耦合元件；将所述状态数据输入至卡尔曼滤波模型，以使所述卡尔曼滤波模型输出状态数据预测修正值；根据所述状态数据预测修正值确定所述光学仪器的空间位置信息，并根据所述空间位置信息对所述光学仪器进行位置调整；其中，所述空间位置信息包括空间位移信息和空间旋转角度信息
。2.
根据权利要求1所述的光学仪器位置调整方法，其特征在于，所述卡尔曼滤波模型包括状态预测方程和状态修正方程；所述将所述状态数据输入至卡尔曼滤波模型，以使所述卡尔曼滤波模型输出状态数据预测修正值的步骤，包括：将当前时刻的所述状态数据输入至所述状态预测方程，以使所述状态预测方程输出下一时刻的状态数据预测值；将下一时刻的卡尔曼增益参数和下一时刻的所述状态数据预测值输入至所述状态修正方程，以使所述状态修正方程输出下一时刻的所述状态数据预测修正值
。3.
根据权利要求2所述的光学仪器位置调整方法，其特征在于，所述卡尔曼滤波模型还包括状态协方差预测方程和卡尔曼增益方程，所述方法还包括：将当前时刻的状态数据协方差预测修正值输入至所述状态协方差预测方程，以使所述状态协方差预测方程输出下一时刻的状态数据协方差预测值；将下一时刻的所述状态数据协方差预测值输入至所述卡尔曼增益方程，以使所述卡尔曼增益方程输出下一时刻的所述卡尔曼增益参数
。4.
根据权利要求2所述的光学仪器位置调整方法，其特征在于，所述卡尔曼滤波模型还包括状态预测协方差修正方程，所述方法还包括：将下一时刻的所述状态数据协方差预测值和下一时刻的所述卡尔曼增益参数输入至所述状态预测协方差修正方程，以使所述状态预测协方差修正方程输出下...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎芳，申辰，王坚，
申请(专利权)人：北京建筑大学，
类型：发明
国别省市：