CN106908930A - 一种激光微波反射镜面控制方法及控制装置 - Google Patents

Abstract

一种激光微波反射镜面控制方法及控制装置，其中装置由反射镜面、镜面推杆、极向电机、环向电机和控制器构成，极向电机与镜面推杆平行，当极向电机前后运动时带动镜面极向运动；环向电机与镜面推杆垂直，当环向电机上下运动时带动镜面环向运动，从而实现了镜面的大范围、连续运动，极向电机与环向电机都装有编码器，实时反馈电机的当前位置，根据方程可以计算出其相应的实际角度。本发明克服了现有技术的不足，通过检测步进电机的位置来计算出反射后的激光的方向，控制方便且进准，同时设备简单、维护方便，适用范围广阔。

Description

一种激光微波反射镜面控制方法及控制装置

技术领域

本发明涉及激光微波发射角度技术领域，具体属于一种激光微波反射镜面控制方法及控制装置。

背景技术

激光是20世纪以来，继原子能、计算机、半导体之后，人类的又一重大发明，被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”。

光是从组成物质的原子中发射出来的，原子获得能量后处于不稳定状态(也就是激发状态)，它会以光子的形式把能量发射出去。而激光，就是被引诱(激发)出来的光子队列，这光子队列中的光子们，光学特性一样，步调极其一致。打个比方就是，普通光源，比如电灯泡发出来的光子各不同，而且会各个方向乱跑，很不团结，但是激光中的光子们则是心往一处想，劲往一处使，这导致它们所向披靡，威力很大，以至于，人们过去常把激光称为“死光”。

激光最初的中文名叫做“镭射”、“莱塞”，是它的英文名称LASER的音译，是取自英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的各单词头一个字母组成的缩写词。意思是“通过受激辐射光扩大”。激光的英文全名已经完全表达了制造激光的主要过程，激光的原理早在1916年已被著名的美国物理学家爱因斯坦发现。1964年按照我国著名科学家钱学森建议将“光受激辐射”改称“激光”。激光应用很广泛，主要有激光打标、激光焊接、激光切割、光纤通信、激光光谱、激光测距、激光雷达、激光武器、激光唱片、激光指示器、激光矫视、激光美容、激光扫描、激光灭蚊器等。

但是现有的激光均通过移动激光发射体来改变激光发射方向，但是由于部分大功率激光放射体体积比较大，移动起来相对比较困难，现需要一种新的方法来控制其放射方向。

发明内容

本发明的目的是提供了一种激光微波反射镜面控制方法及控制装置，克服了现有技术的不足，主要通过控制反射镜面的转角来控制微波功率注入方向，反射镜面转动采用步进电机带动丝杠，丝杠推动镜面转动的方式来改变微波传输方向，微波系统传输系统总计有4路镜面转动系统，每路镜面的转动由两个步进电机进行控制(一个环向控制，一个极向控制)，通过检测步进电机的位置来计算出反射后的激光的方向，控制方便且进准，同时设备简单、维护方便，适用范围广阔。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：

一种激光微波反射镜面控制方法，极向电机与镜面推杆平行，当极向电机前后运动时带动镜面极向运动；环向电机与镜面推杆垂直，当环向电机上下运动时带动镜面环向运动，从而实现了镜面的大范围、连续运动，极向电机与环向电机都装有编码器，实时反馈电机的当前位置，根据方程可以计算出其相应的实际角度。

一种激光微波反射镜面控制装置，包括反射镜面、镜面推杆、极向电机、环向电机和控制器，所述的反射镜面上配合有U型支架，所述的反射镜面上其中二个相对的边通过旋转轴和轴承固定在U型支架上，所述的镜面推杆包括同心的极向推杆和环向推杆，所述的环向推杆与U型支架底部连接，所述的极向推杆通过连接件与反射镜面背面连接、控制其在U型支架上翻转，所述的极向电机与极向推杆连接，所述的环向电机通过丝杠和齿轮箱与环向推杆连接且相互垂直，所述的极向电机与环向电机内均装有编码器，所述的极向电机、环向电机和编码器均与控制器连接被其控制。

进一步，所述的极向电机与环向电机均为步进电机。

进一步，所述的极向电机与极向推杆平行。

进一步，所述的环向电机与环向推杆相互垂直。

本发明与现有技术相比较，本发明的实施效果如下：

本发明所述一种激光微波反射镜面控制方法及控制装置，通过检测步进电机的位置来计算出反射后的激光的方向，控制方便且进准，同时设备简单、维护方便，适用范围广阔。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2极向推杆与镜面转角关系简图。

图3环向推杆与镜面转角关系简图。

图4镜面中心法线极向角与反射光线极向角关系。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述，但本发明不仅限于这些实例，在为脱离本发明宗旨的前提下，所为任何改进均落在本发明的保护范围之内。

一种激光微波反射镜面控制方法，极向电机与镜面推杆平行，当极向电机前后运动时带动镜面极向运动；环向电机与镜面推杆垂直，当环向电机上下运动时带动镜面环向运动，从而实现了镜面的大范围、连续运动，极向电机与环向电机都装有编码器，实时反馈电机的当前位置，根据方程可以计算出其相应的实际角度。

如图所示，本发明所述的一种激光微波反射镜面控制装置，包括反射镜面1、镜面推杆2、极向电机3、环向电机4和控制器6，所述的反射镜面2上配合有U型支架5，所述的反射镜面1上其中二个相对的边通过旋转轴和轴承固定在U型支架5上，所述的镜面推杆2包括同心的极向推杆22和环向推杆21，所述的环向推杆21与U型支架5底部连接，所述的极向推杆22通过连接件51与反射镜面1背面连接、控制其在U型支架5上翻转，所述的极向电机3与极向推杆22连接，所述的环向电机4通过丝杠71和齿轮箱7与环向推杆21连接且相互垂直，所述的极向电机3与环向电机4内均装有编码器，所述的极向电机3、环向电机4和编码器均与控制器6连接被其控制；所述的极向电机3与环向电机4均为步进电机；所述的极向电机3与极向推杆22平行；所述的环向电机4与环向推杆21相互垂直。推杆位移与反射光线角度关系：

(1)、极向推杆与镜面转角关系

如图所示已知：AB＝40，BC＝132，CD＝33，OD＝33，AB⊥OA，CD⊥OD令常量AB＝a₁，BC＝a₂，CD＝a₃，OD＝a₄，OC＝a₃₄，且有AB⊥OA，CD⊥OD

设变量OB＝a_u，OA＝u，求当AE水平移动时，α'与u的关系。

则有三角形关系公式得：

a₁ ²+u²＝a_u ² (1-1)

a₂ ²＝a_u ²+a₃₄ ²-2a_u·a₃₄cos∠BOC (1-2)

a₃₄ ²＝a₃ ²+a₄ ² (1-3)

则有(1-1)(1-2)(1-3)式可得：

又tan∠COD＝a₃/a₄ (1-5)

tan∠AOB＝a₁/u (1-6)

α"＝π-∠COD-∠BOC-∠AOB (1-7)

联立(1-4)(1-5)(1-6)(1-7)式，可得：

考虑到角度的方向性，设以水平方向为起点，逆时针为正，顺时针为负，

则有：

对于下部(1#和2#)镜组

对于上部(3#和4#)镜组

所以可得：

对于下部(1#和2#)镜组

对于上部(3#和4#)镜组

(2)、环向推杆与镜面转角关系

令常量AB＝b₁，OB＝b₂，AD＝b₃，且有AD⊥OD

设变量AA'＝v，OA＝b_v，求当AC上下运动时。β'与v的关系

有三角形关系可得：

b₁ ²＝b_v ²+b₂ ²-2b₂b_vcos∠AOB (2-2)

v²+b₃ ²＝b_v ² (2-3)

则有(2-2)(2-3)式，可得：

又，对于1#和4#镜组

β"＝∠AOB-∠AOA'＝∠AOB-∠OAD (2-5(1))

对于2#和3#镜组

β"＝∠AOA'-∠AOB＝∠OAD-∠AOB (2-5(2))

β'＝β" (2-6)

联立(2-1)(2-4)(2-5)(2-6)式，可得：

对于1#和4#镜组

对于2#和3#镜组

(3)、镜面转角与反射光线角度关系

有上节计算结果可知：

镜架环向角为(逆时针为正)：

镜架环向角为零时，镜面法线极向角为(仰角为正)：

如上图，设镜面转动中心到投射面的距离为X＝L，则镜面法线在投射面上的坐标为(X,Y,Z)：

那么设镜面法线的极向角和环向角分别为α和β，则有

设反射光线的极向角和环向角分别为θ和

如图，在平面POP'Q上，有几何关系可得

∠POQ＝QOP' (3-3)

对于下部(1#和2#)镜组

对于上部(3#和4#)镜组

又有：

所以可得：对于下部(1#和2#)镜组

对于上部(3#和4#)镜组

于是有：

对于下部(1#和2#)镜组

对于上部(3#和4#)镜组

推导完毕。

Claims (5)

1.一种激光微波反射镜面控制方法，其特征在于：极向电机与镜面推杆平行，当极向电机前后运动时带动镜面极向运动；环向电机与镜面推杆垂直，当环向电机上下运动时带动镜面环向运动，从而实现了镜面的大范围、连续运动，极向电机与环向电机都装有编码器，实时反馈电机的当前位置，根据方程可以计算出其相应的实际角度。

2.根据权利要求1所述的一种激光微波反射镜面控制装置，其特征在于：其特征在于：包括反射镜面（1）、镜面推杆（2）、极向电机（3）、环向电机（4）和控制器（6），所述的反射镜面（2）上配合有U型支架（5），所述的反射镜面（1）上其中二个相对的边通过旋转轴和轴承固定在U型支架（5）上，所述的镜面推杆（2）包括同心的极向推杆（22）和环向推杆（21），所述的环向推杆（21）与U型支架（5）底部连接，所述的极向推杆（22）通过连接件（51）与反射镜面（1）背面连接、控制其在U型支架（5）上翻转，所述的极向电机（3）与极向推杆（22）连接，所述的环向电机（4）通过丝杠（71）和齿轮箱（7）与环向推杆（21）连接且相互垂直，所述的极向电机（3）与环向电机（4）内均装有编码器，所述的极向电机（3）、环向电机（4）和编码器均与控制器（6）连接被其控制。

3.根据权利要求2所述的一种激光微波反射镜面控制装置，其特征在于：所述的极向电机（3）与环向电机（4）均为步进电机。

4.根据权利要求3所述的一种激光微波反射镜面控制装置，其特征在于：所述的极向电机（3）与极向推杆（22）平行。

5.根据权利要求4所述的一种激光微波反射镜面控制装置，其特征在于：所述的环向电机（4）与环向推杆（21）相互垂直。