光电自准直系统自适应光源技术方案

本实用新型专利技术属于光电自准直测试技术领域，具体涉及一种光电自准直系统自适应光源，目的是解决现有技术自准直光源调节测量误差较大，提供一种能够提高自准直测量仪器通用性和测量精度的光电自准直系统自适应光源。它还包括控制电路，所述光学系统包括光源、分光系统、物镜系统和光敏感器；控制电路包括处理器和光源控制器。本实用新型专利技术采用光敏感器、处理器和光源控制器，实现了光源的快速校正，可以实现在反光效率相差很大，外界环境相差和很多的情况下的测试精度。从而降低了自准直测试仪器对反光面、使用环境的要求。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于光电自准直测试
，具体涉及一种光电自准直系统自适应光源。
技术介绍
目前我国的光电自准直系统中对自准直光源的调节还不够重视，主要有以下几种使用情况固定光源、手动调节光源等方法。所谓固定光源法即在自准直系统工作过程中不调节光源强度，在应用中固定光源强度。这种方法操作简单，实现方便，只需要系统提供恒定的电压(或电流)即可，但是在实际应用中自准直系统是基于反光面工作的仪器，由于不同反光面的反光效率不同而造成了光敏感器(CCD等)采集到的信号强弱的差异，在进行后续的信号处理时，我们一般的信号处理方法均时通过光信号的灰度值计算光点的位置信息，所以，信号的强弱的差异将会造成很大的测量误差。手动调节光源法是在实际操作中通过将光敏感器(CCD等)采集到的光信号量化后定量的显示出来，通过外接电位器手动调节光源的光强，直到采集到的光信号达到系统技术要求为止。这种方法可以保证在使用不同的反光面工作时光敏感器(CCD等)采集到基本一致的光强信号，在很大程度上提高自准直系统的测量精度。但是，由于系统工作中造成光信号变化的因素很多，通过手动调节很难保证光敏感器(CCD等)时时采集到一致的光强信号，所以在进行后续光信号运算时很易造成较大误差，不能满足高速、高精度测量的应用。
技术实现思路
本技术的目的是解决现有技术自准直光源调节测量误差较大，提供一种能够提高自准直测量仪器通用性和测量精度的光电自准直系统自适应光源。本技术是这样实现的—种光电自准直系统自适应光源,包括光学系统,它还包括控制电路，所述光学系统包括光源、分光系统、物镜系统和光敏感器，分光系统将物镜系统的焦面一分为二，形成另个共轭焦面，光源和光敏感器分别位于上述的两个共轭焦面上，被测平面位于物镜系统视场范围内；控制电路包括处理器和光源控制器；处理器的输入端与光敏感器的输出端连接，处理器的输出端与光源控制器连接；光源控制器还与光源连接。如上所述的光源采用LED冷光源，分光系统为双胶合直角棱镜，物镜系统为现有的双胶合透镜，光敏器件采用光电耦合器件CCD实现；处理器采用智能处理芯片实现。如上所述的光源控制器包括运算放大器V1、NPN型晶体管Tl、限流电阻R1、反馈电阻R2和采样电阻R3，运算放大器Vl的同向输入端接收处理器发出的光源控制信号U0，其反向输入端与反馈电阻R2的一端连接，其输出端与限流电阻Rl的一端连接；限流电阻Rl的另一端与NPN型晶体管Tl的基极连接；NPN型晶体管Tl的集电极与+12V直流电源源连接，NPN型晶体管Tl的发射极与LED冷光源正端连接；LED冷光源的负端与反馈电阻R2的另一端和采样电阻R3的一端连接；采样电阻R3的另一端接地。本技术的有益效果是本技术采用光敏感器、处理器和光源控制器，实现了光源的快速校正，可以实现在反光效率相差很大，外界环境相差和很多的情况下的测试精度。从而降低了自准直测试仪器对反光面、使用环境的要求。附图说明图I是本技术的一种光电自准直系统自适应光源的结构示意图；图2是本技术的自适应光源恒流电路原理图。具体实施方式以下结合附图和实施例对本技术的一种光电自准直系统自适应光源进行介绍如图I所不,一种光电自准直系统自适应光源,包括光学系统和控制电路。其中，光学系统包括光源、分光系统、物镜系统和光敏感器。分光系统将物镜系统的焦面一分为二，形成另个共轭焦面，光源和光敏感器分别位于上述两个共轭焦面上。被测平面位于物镜系统视场范围内。光敏感器的输出端与处理器的输入端连接。光源发出的光通过分光系统同时照射到光敏感器的敏感面上和物镜系统中。进入物镜系统的光穿过物镜系统后照射到被测平面上。照射到被测平面上的光经过反射进入物镜系统，上述反射光通过物镜系统进入分光系统后照射到光敏感器的敏感面上。光敏感器将采集到的光信号转化为电信号输出。控制电路包括处理器和光源控制器。处理器的输出端与光源控制器连接，处理器采集到光敏感器输出的电信号后进行计算，得到光源控制信号，并将其发送给光源控制器。光源控制器还与光源连接，它接收来自处理器的光源控制信号，校正光源的参数，使在任何条件下光敏感器采集到的光强信号的差异达到最小。在本实施例中，光源采用LED冷光源。分光系统为双胶合直角棱镜，按照所使用的波段镀分光膜，实现光束的I : I分离，分别用于光源的发出和光敏器件的接收。物镜系统为现有的双胶合透镜。光敏器件采用光电耦合器件CCD。处理器为可采用智能处理芯片如单片机、ARM、FPGA或采用微型计算机实现。处理器采集到光敏感器输出的电信号后进行计算的具体步骤包括(I)计算光敏感器采集的光的光强参数处理根据接收到的电信号采用现有技术进行计算，得到光敏感器采集的光的光强参数；(2)计算光强参数误差计算理想光强参数与步骤(I)计算得到的光强参数之间的差值；(3)进行PID运算对步骤(2)得到的差值进行PID运算，得到光源控制信号。此处的光源控制信号为电压信号。如图2所示，光源控制器采用可调恒流源结构，包括运算放大器VI、NPN型晶体管Tl、限流电阻R1、反馈电阻R2和采样电阻R3，运算放大器Vl的同向输入端接收处理器发出的光源控制信号U0，其反向输入端与反馈电阻R2的一端连接，其输出端与限流电阻Rl的一端连接。限流电阻Rl的另一端与NPN型晶体管Tl的基极连接。NPN型晶体管Tl的集电极与+12V直流电源源连接，NPN型晶体管Tl的发射极与LED冷光源正端连接。LED冷光源的负端与反馈电阻R2的另一端和采样电阻R3的一端连接。采样电阻R3的另一端接地。当给定电压UO在一定范围内变化时，流过LED的电流随之变化，LED光源的亮度也随之变化。由于运算放大器Vl采用虚短接法，Vl工作在开环放大状态，电路工作时运算放大器Vl的同向输入端输入电压等于反向输入端反馈输入电压。因Tl为NPN型晶体管，通过基极电压控制，R1=5K，R2=1K比较合适，R3为采样电阻，根据设计电流采用现有技术确定。如果给定电压为U0，则a点电压也为U0，则流过R3的电流为I=U0/R3，此时流过LED的电流也为U0/R3。当给定电压不变时，流过LED的电流保持恒定，当给定电压变化时流过LED的电流也随之变化。下面举例说明。如果要设计给定电压UO在05V变化时流过LED的电流在 OmA25mA 变化，则当 U0=5V 时，I=25mA，故 R3= U0/I=5V/25mA =200 欧姆。通过该电路可以保证在给定电压恒定时，流过LED的电流恒定，从而保证了光源亮度恒定。本技术采用光敏感器、处理器和光源控制器，实现了光源的快速校正，可以实现在反光效率相差很大，外界环境相差和很多的情况下的测试精度。从而降低了自准直测试仪器对反光面、使用环境的要求。权利要求1.一种光电自准直系统自适应光源，包括光学系统，其特征在于它还包括控制电路，所述光学系统包括光源、分光系统、物镜系统和光敏感器，分光系统将物镜系统的焦面一分为二，形成另个共轭焦面，光源和光敏感器分别位于上述的两个共轭焦面上，被测平面位于物镜系统视场范围内；控制电路包括处理器和光源控制器；处理器的输入端与光敏感器的输出端连接，处理器的输出端与光源控制器连接；光源控制器还与光源连接。2.根据权利要求I所述的一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光电自准直系统自适应光源，包括光学系统，其特征在于：它还包括控制电路，所述光学系统包括光源、分光系统、物镜系统和光敏感器，分光系统将物镜系统的焦面一分为二，形成另个共轭焦面，光源和光敏感器分别位于上述的两个共轭焦面上，被测平面位于物镜系统视场范围内；控制电路包括处理器和光源控制器；处理器的输入端与光敏感器的输出端连接，处理器的输出端与光源控制器连接；光源控制器还与光源连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王锴磊，冯伟利，崔桂利，
申请(专利权)人：北京航天计量测试技术研究所，中国运载火箭技术研究院，
类型：实用新型
国别省市：