本發(fā)明涉及激光微波發(fā)射角度技術(shù)領(lǐng)域，具體屬于一種激光微波反射鏡面控制方法及控制裝置。

背景技術(shù)：

激光是20世紀(jì)以來(lái)，繼原子能、計(jì)算機(jī)、半導(dǎo)體之后，人類的又一重大發(fā)明，被稱為“最快的刀”、“最準(zhǔn)的尺”、“最亮的光”。

光是從組成物質(zhì)的原子中發(fā)射出來(lái)的，原子獲得能量后處于不穩(wěn)定狀態(tài)(也就是激發(fā)狀態(tài))，它會(huì)以光子的形式把能量發(fā)射出去。而激光，就是被引誘(激發(fā))出來(lái)的光子隊(duì)列，這光子隊(duì)列中的光子們，光學(xué)特性一樣，步調(diào)極其一致。打個(gè)比方就是，普通光源，比如電燈泡發(fā)出來(lái)的光子各不同，而且會(huì)各個(gè)方向亂跑，很不團(tuán)結(jié)，但是激光中的光子們則是心往一處想，勁往一處使，這導(dǎo)致它們所向披靡，威力很大，以至于，人們過(guò)去常把激光稱為“死光”。

激光最初的中文名叫做“鐳射”、“萊塞”，是它的英文名稱LASER的音譯，是取自英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的各單詞頭一個(gè)字母組成的縮寫(xiě)詞。意思是“通過(guò)受激輻射光擴(kuò)大”。激光的英文全名已經(jīng)完全表達(dá)了制造激光的主要過(guò)程，激光的原理早在1916年已被著名的美國(guó)物理學(xué)家愛(ài)因斯坦發(fā)現(xiàn)。1964年按照我國(guó)著名科學(xué)家錢(qián)學(xué)森建議將“光受激輻射”改稱“激光”。激光應(yīng)用很廣泛，主要有激光打標(biāo)、激光焊接、激光切割、光纖通信、激光光譜、激光測(cè)距、激光雷達(dá)、激光武器、激光唱片、激光指示器、激光矯視、激光美容、激光掃描、激光滅蚊器等。

但是現(xiàn)有的激光均通過(guò)移動(dòng)激光發(fā)射體來(lái)改變激光發(fā)射方向，但是由于部分大功率激光放射體體積比較大，移動(dòng)起來(lái)相對(duì)比較困難，現(xiàn)需要一種新的方法來(lái)控制其放射方向。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供了一種激光微波反射鏡面控制方法及控制裝置，克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，主要通過(guò)控制反射鏡面的轉(zhuǎn)角來(lái)控制微波功率注入方向，反射鏡面轉(zhuǎn)動(dòng)采用步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)絲杠，絲杠推動(dòng)鏡面轉(zhuǎn)動(dòng)的方式來(lái)改變微波傳輸方向，微波系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)總計(jì)有4路鏡面轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)，每路鏡面的轉(zhuǎn)動(dòng)由兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制(一個(gè)環(huán)向控制，一個(gè)極向控制)，通過(guò)檢測(cè)步進(jìn)電機(jī)的位置來(lái)計(jì)算出反射后的激光的方向，控制方便且進(jìn)準(zhǔn)，同時(shí)設(shè)備簡(jiǎn)單、維護(hù)方便，適用范圍廣闊。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下：

一種激光微波反射鏡面控制方法，極向電機(jī)與鏡面推桿平行，當(dāng)極向電機(jī)前后運(yùn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)鏡面極向運(yùn)動(dòng)；環(huán)向電機(jī)與鏡面推桿垂直，當(dāng)環(huán)向電機(jī)上下運(yùn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)鏡面環(huán)向運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了鏡面的大范圍、連續(xù)運(yùn)動(dòng)，極向電機(jī)與環(huán)向電機(jī)都裝有編碼器，實(shí)時(shí)反饋電機(jī)的當(dāng)前位置，根據(jù)方程可以計(jì)算出其相應(yīng)的實(shí)際角度。

一種激光微波反射鏡面控制裝置，包括反射鏡面、鏡面推桿、極向電機(jī)、環(huán)向電機(jī)和控制器，所述的反射鏡面上配合有U型支架，所述的反射鏡面上其中二個(gè)相對(duì)的邊通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸和軸承固定在U型支架上，所述的鏡面推桿包括同心的極向推桿和環(huán)向推桿，所述的環(huán)向推桿與U型支架底部連接，所述的極向推桿通過(guò)連接件與反射鏡面背面連接、控制其在U型支架上翻轉(zhuǎn)，所述的極向電機(jī)與極向推桿連接，所述的環(huán)向電機(jī)通過(guò)絲杠和齒輪箱與環(huán)向推桿連接且相互垂直，所述的極向電機(jī)與環(huán)向電機(jī)內(nèi)均裝有編碼器，所述的極向電機(jī)、環(huán)向電機(jī)和編碼器均與控制器連接被其控制。

進(jìn)一步，所述的極向電機(jī)與環(huán)向電機(jī)均為步進(jìn)電機(jī)。

進(jìn)一步，所述的極向電機(jī)與極向推桿平行。

進(jìn)一步，所述的環(huán)向電機(jī)與環(huán)向推桿相互垂直。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的實(shí)施效果如下：

本發(fā)明所述一種激光微波反射鏡面控制方法及控制裝置，通過(guò)檢測(cè)步進(jìn)電機(jī)的位置來(lái)計(jì)算出反射后的激光的方向，控制方便且進(jìn)準(zhǔn)，同時(shí)設(shè)備簡(jiǎn)單、維護(hù)方便，適用范圍廣闊。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2極向推桿與鏡面轉(zhuǎn)角關(guān)系簡(jiǎn)圖。

圖3環(huán)向推桿與鏡面轉(zhuǎn)角關(guān)系簡(jiǎn)圖。

圖4鏡面中心法線極向角與反射光線極向角關(guān)系。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明不僅限于這些實(shí)例，在為脫離本發(fā)明宗旨的前提下，所為任何改進(jìn)均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

一種激光微波反射鏡面控制方法，極向電機(jī)與鏡面推桿平行，當(dāng)極向電機(jī)前后運(yùn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)鏡面極向運(yùn)動(dòng)；環(huán)向電機(jī)與鏡面推桿垂直，當(dāng)環(huán)向電機(jī)上下運(yùn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)鏡面環(huán)向運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了鏡面的大范圍、連續(xù)運(yùn)動(dòng)，極向電機(jī)與環(huán)向電機(jī)都裝有編碼器，實(shí)時(shí)反饋電機(jī)的當(dāng)前位置，根據(jù)方程可以計(jì)算出其相應(yīng)的實(shí)際角度。

如圖所示，本發(fā)明所述的一種激光微波反射鏡面控制裝置，包括反射鏡面1、鏡面推桿2、極向電機(jī)3、環(huán)向電機(jī)4和控制器6，所述的反射鏡面2上配合有U型支架5，所述的反射鏡面1上其中二個(gè)相對(duì)的邊通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸和軸承固定在U型支架5上，所述的鏡面推桿2包括同心的極向推桿22和環(huán)向推桿21，所述的環(huán)向推桿21與U型支架5底部連接，所述的極向推桿22通過(guò)連接件51與反射鏡面1背面連接、控制其在U型支架5上翻轉(zhuǎn)，所述的極向電機(jī)3與極向推桿22連接，所述的環(huán)向電機(jī)4通過(guò)絲杠71和齒輪箱7與環(huán)向推桿21連接且相互垂直，所述的極向電機(jī)3與環(huán)向電機(jī)4內(nèi)均裝有編碼器，所述的極向電機(jī)3、環(huán)向電機(jī)4和編碼器均與控制器6連接被其控制；所述的極向電機(jī)3與環(huán)向電機(jī)4均為步進(jìn)電機(jī)；所述的極向電機(jī)3與極向推桿22平行；所述的環(huán)向電機(jī)4與環(huán)向推桿21相互垂直。推桿位移與反射光線角度關(guān)系：

(1)、極向推桿與鏡面轉(zhuǎn)角關(guān)系

如圖所示已知：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

設(shè)變量OB＝a_u，OA＝u，求當(dāng)AE水平移動(dòng)時(shí)，α'與u的關(guān)系。

則有三角形關(guān)系公式得：

a₁²+u²＝a_u² (1-1)

a₂²＝a_u²+a₃₄²-2a_u·a₃₄cos∠BOC (1-2)

a₃₄²＝a₃²+a₄² (1-3)

則有(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)

聯(lián)立(1-4)(1-5)(1-6)(1-7)式，可得：

考慮到角度的方向性，設(shè)以水平方向?yàn)槠瘘c(diǎn)，逆時(shí)針為正，順時(shí)針為負(fù)，

則有：

對(duì)于下部(1#和2#)鏡組

對(duì)于上部(3#和4#)鏡組

所以可得：

對(duì)于下部(1#和2#)鏡組

對(duì)于上部(3#和4#)鏡組

(2)、環(huán)向推桿與鏡面轉(zhuǎn)角關(guān)系

令常量AB＝b₁，OB＝b₂，AD＝b₃，且有AD⊥OD

設(shè)變量AA'＝v，OA＝b_v，求當(dāng)AC上下運(yùn)動(dòng)時(shí)。β'與v的關(guān)系

有三角形關(guān)系可得：

b₁²＝b_v²+b₂²-2b₂b_vcos∠AOB (2-2)

v²+b₃²＝b_v² (2-3)

則有(2-2)(2-3)式，可得：

又，對(duì)于1#和4#鏡組

β"＝∠AOB-∠AOA'＝∠AOB-∠OAD (2-5(1))

對(duì)于2#和3#鏡組

β"＝∠AOA'-∠AOB＝∠OAD-∠AOB (2-5(2))

β'＝β" (2-6)

聯(lián)立(2-1)(2-4)(2-5)(2-6)式，可得：

對(duì)于1#和4#鏡組

對(duì)于2#和3#鏡組

(3)、鏡面轉(zhuǎn)角與反射光線角度關(guān)系

有上節(jié)計(jì)算結(jié)果可知：

鏡架環(huán)向角為(逆時(shí)針為正)：

鏡架環(huán)向角為零時(shí)，鏡面法線極向角為(仰角為正)：

如上圖，設(shè)鏡面轉(zhuǎn)動(dòng)中心到投射面的距離為X＝L，則鏡面法線在投射面上的坐標(biāo)為(X,Y,Z)：

那么設(shè)鏡面法線的極向角和環(huán)向角分別為α和β，則有

設(shè)反射光線的極向角和環(huán)向角分別為θ和

如圖，在平面POP'Q上，有幾何關(guān)系可得

∠POQ＝QOP' (3-3)

對(duì)于下部(1#和2#)鏡組

對(duì)于上部(3#和4#)鏡組

又有：

所以可得：對(duì)于下部(1#和2#)鏡組

對(duì)于上部(3#和4#)鏡組

于是有：

對(duì)于下部(1#和2#)鏡組

對(duì)于上部(3#和4#)鏡組

推導(dǎo)完畢。