本技術(shù)涉及校正光束指向的，具體而言，涉及一種光束指向校正方法、裝置、電子設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、隨著激光技術(shù)的快速發(fā)展，激光器在醫(yī)療、工業(yè)以及航空航天等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，對(duì)于激光器的指向穩(wěn)定性及精度要求也逐漸提高。然而激光器在工作過(guò)程中，由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)熱、環(huán)境溫度影響以及平臺(tái)不穩(wěn)定等原因，光束指向會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)或漂移等現(xiàn)象，造成激光光束指向及位置發(fā)生偏移，從而影響激光加工的效果，降低產(chǎn)品良率。因此，可通過(guò)激光指向穩(wěn)定控制系統(tǒng)對(duì)光束指向進(jìn)行校正，以提高激光光束的指向穩(wěn)定性。

2、在光束指向控制的過(guò)程中，常采用雙快反鏡系統(tǒng)進(jìn)行控制。其中，第一步通過(guò)調(diào)節(jié)第一個(gè)快反鏡使光束指向校正到第二個(gè)快反鏡的中心位置（校正位置偏移），第二步再調(diào)節(jié)第二個(gè)快反鏡校正光束指向的角度偏移，從而完成光束指向的校正。但這一過(guò)程需要通過(guò)反復(fù)嘗試的方法調(diào)節(jié)快反鏡角度，而每次調(diào)整的過(guò)程中都需要經(jīng)過(guò)相機(jī)多次測(cè)量光斑位置，導(dǎo)致整個(gè)校正過(guò)程十分復(fù)雜，從而影響校正效率。

3、因此，為了解決現(xiàn)有光束指向校正方法需要多次測(cè)量光斑位置和多次調(diào)節(jié)快反鏡角度的技術(shù)問(wèn)題，亟需一種光束指向校正方法、裝置、電子設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)的目的在于提供一種光束指向校正方法、裝置、電子設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)，通過(guò)spgd算法，對(duì)基于近場(chǎng)相機(jī)和遠(yuǎn)場(chǎng)相機(jī)的理論靶面光斑位置的計(jì)算公式建立的光束指向評(píng)價(jià)函數(shù)進(jìn)行迭代，得到光束指向校正角度，解決現(xiàn)有光束指向校正方法需要多次測(cè)量光斑位置和多次調(diào)節(jié)快反鏡角度的問(wèn)題，能夠減少相機(jī)的探測(cè)次數(shù)和快反鏡的調(diào)整次數(shù)，提高了光束指向的校正效率。

2、第一方面，本技術(shù)提供了一種光束指向校正方法，應(yīng)用于光束指向控制系統(tǒng)；所述光束指向控制系統(tǒng)包括激光器、第一快反鏡、第二快反鏡、分束鏡、第一透鏡、第一反射鏡、近場(chǎng)相機(jī)、第二透鏡、第二反射鏡、第三反射鏡和遠(yuǎn)場(chǎng)相機(jī)；所述激光器的光束依次經(jīng)所述第一快反鏡和所述第二快反鏡反射后被所述分束鏡分為兩束分光束，其中一束分光束依次經(jīng)過(guò)所述第一透鏡和所述第一反射鏡后到達(dá)所述近場(chǎng)相機(jī)，另一束分光束依次經(jīng)過(guò)所述第二透鏡、所述第二反射鏡和所述第三反射鏡到達(dá)所述遠(yuǎn)場(chǎng)相機(jī)；

3、所述光束指向校正方法包括：

4、獲取所述光束指向控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)；

5、根據(jù)所述結(jié)構(gòu)參數(shù)，構(gòu)建光束傳輸模型；

6、利用所述光束傳輸模型，計(jì)算得到所述近場(chǎng)相機(jī)和所述遠(yuǎn)場(chǎng)相機(jī)的理論靶面光斑位置的計(jì)算公式，從而計(jì)算得到所述激光器的初始光束的指向位置；所述近場(chǎng)相機(jī)和所述遠(yuǎn)場(chǎng)相機(jī)的理論靶面光斑位置的計(jì)算公式分別記為第一理論靶面光斑位置的計(jì)算公式和第二理論靶面光斑位置的計(jì)算公式；

7、基于所述第一理論靶面光斑位置的計(jì)算公式和所述第二理論靶面光斑位置的計(jì)算公式，建立光束指向評(píng)價(jià)函數(shù)；

8、通過(guò)spgd算法，根據(jù)所述初始光束的指向位置，對(duì)所述光束指向評(píng)價(jià)函數(shù)進(jìn)行迭代，計(jì)算得到光束指向校正角度。

9、本技術(shù)提供的光束指向校正方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)光束指向進(jìn)行校正，通過(guò)spgd算法，對(duì)基于近場(chǎng)相機(jī)和遠(yuǎn)場(chǎng)相機(jī)的理論靶面光斑位置的計(jì)算公式建立的光束指向評(píng)價(jià)函數(shù)進(jìn)行迭代，得到光束指向校正角度，解決現(xiàn)有光束指向校正方法需要多次測(cè)量光斑位置和多次調(diào)節(jié)快反鏡角度的問(wèn)題，能夠減少相機(jī)的探測(cè)次數(shù)和快反鏡的調(diào)整次數(shù)，提高了光束指向的校正效率。

10、可選地，所述光束傳輸模型為仿真模型。

11、可選地，利用所述光束傳輸模型，計(jì)算得到所述近場(chǎng)相機(jī)和所述遠(yuǎn)場(chǎng)相機(jī)的理論靶面光斑位置的計(jì)算公式，從而計(jì)算得到所述激光器的初始光束的指向位置，包括：

12、以所述光束傳輸模型為依據(jù)，設(shè)置一個(gè)與所述激光器的初始光束平行的第一平行向量，并設(shè)置所述初始光束與所述第一平行向量對(duì)應(yīng)的第一關(guān)系方程；

13、基于所述結(jié)構(gòu)參數(shù)，構(gòu)建所述第一快反鏡的第一平面方程；

14、根據(jù)所述第一關(guān)系方程和所述第一平面方程，結(jié)合光的反射公式，計(jì)算得到所述光束指向控制系統(tǒng)中所述近場(chǎng)相機(jī)和所述遠(yuǎn)場(chǎng)相機(jī)的理論靶面光斑位置的計(jì)算公式；

15、根據(jù)所述近場(chǎng)相機(jī)和所述遠(yuǎn)場(chǎng)相機(jī)的理論靶面光斑位置的計(jì)算公式，結(jié)合所述結(jié)構(gòu)參數(shù)，計(jì)算得到所述激光器的初始光束的指向位置。

16、本技術(shù)提供的光束指向校正方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)光束指向進(jìn)行校正，根據(jù)初始光束與第一平行向量對(duì)應(yīng)的第一關(guān)系方程和第一快反鏡的第一平面方程，結(jié)合光的反射公式，計(jì)算得到近場(chǎng)相機(jī)和遠(yuǎn)場(chǎng)相機(jī)的理論靶面光斑位置的計(jì)算公式和初始光束的指向位置，通過(guò)近場(chǎng)相機(jī)和遠(yuǎn)場(chǎng)相機(jī)的理論靶面光斑位置的計(jì)算公式和初始光束的指向位置，對(duì)光束指向進(jìn)行分析，有利于提高光束指向的校正效率。

17、可選地，基于所述結(jié)構(gòu)參數(shù)，構(gòu)建所述第一快反鏡的第一平面方程，包括：

18、基于所述結(jié)構(gòu)參數(shù)，設(shè)置所述第一快反鏡的第一鏡面中心坐標(biāo)和所述第一鏡面中心坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的第一法向量；

19、根據(jù)所述第一鏡面中心坐標(biāo)和所述第一法向量，構(gòu)建所述第一快反鏡的第一平面方程。

20、可選地，根據(jù)所述第一關(guān)系方程和所述第一平面方程，結(jié)合光的反射公式，計(jì)算得到所述光束指向控制系統(tǒng)中所述近場(chǎng)相機(jī)和所述遠(yuǎn)場(chǎng)相機(jī)的理論靶面光斑位置的計(jì)算公式，包括：

21、基于所述第一關(guān)系方程和所述第一平面方程，計(jì)算得到所述初始光束打在所述第一快反鏡的第一反射位置點(diǎn)坐標(biāo)；

22、根據(jù)所述第一反射位置點(diǎn)坐標(biāo)和所述光的反射公式，計(jì)算得到所述初始光束經(jīng)過(guò)所述第一快反鏡進(jìn)行反射后的第一光線(xiàn)向量；

23、設(shè)置與所述第一光線(xiàn)向量平行的第二平行向量，并設(shè)置所述第一光線(xiàn)向量與所述第二平行向量對(duì)應(yīng)的第二關(guān)系方程，用以通過(guò)所述第二關(guān)系方程，結(jié)合所述結(jié)構(gòu)參數(shù)和所述光的反射公式，計(jì)算得到所述光束指向控制系統(tǒng)中所述近場(chǎng)相機(jī)和所述遠(yuǎn)場(chǎng)相機(jī)的理論靶面光斑位置的計(jì)算公式。

24、可選地，通過(guò)spgd算法，根據(jù)所述初始光束的指向位置，對(duì)所述光束指向評(píng)價(jià)函數(shù)進(jìn)行迭代，計(jì)算得到光束指向校正角度，包括：

25、設(shè)置所述光束指向評(píng)價(jià)函數(shù)的控制參數(shù)及所述控制參數(shù)的隨機(jī)微擾量；

26、根據(jù)所述控制參數(shù)、所述隨機(jī)微擾量和所述光束指向評(píng)價(jià)函數(shù)，構(gòu)建參數(shù)迭代公式；

27、基于所述隨機(jī)微擾量、所述光束指向評(píng)價(jià)函數(shù)和所述參數(shù)迭代公式，對(duì)所述控制參數(shù)進(jìn)行迭代的同時(shí)，利用迭代后的控制參數(shù)和所述初始光束的指向位置，對(duì)所述光束指向評(píng)價(jià)函數(shù)進(jìn)行迭代，計(jì)算得到光束指向校正角度。

28、本技術(shù)提供的光束指向校正方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)光束指向進(jìn)行校正，利用spgd算法，對(duì)控制參數(shù)進(jìn)行迭代的同時(shí)，利用迭代后的控制參數(shù)對(duì)光束指向評(píng)價(jià)函數(shù)進(jìn)行迭代，計(jì)算得到光束指向校正角度，通過(guò)光束指向評(píng)價(jià)函數(shù)，能夠提高光束指向校正角度的計(jì)算效率。

29、可選地，基于所述隨機(jī)微擾量、所述光束指向評(píng)價(jià)函數(shù)和所述參數(shù)迭代公式，對(duì)所述控制參數(shù)進(jìn)行迭代的同時(shí)，利用迭代后的控制參數(shù)和所述初始光束的指向位置，對(duì)所述光束指向評(píng)價(jià)函數(shù)進(jìn)行迭代，計(jì)算得到光束指向校正角度，包括：

30、基于所述隨機(jī)微擾量和所述參數(shù)迭代公式，對(duì)所述控制參數(shù)進(jìn)行迭代，得到多個(gè)迭代后的控制參數(shù)；

31、利用多個(gè)所述迭代后的控制參數(shù)和所述初始光束的指向位置，對(duì)所述光束指向評(píng)價(jià)函數(shù)進(jìn)行迭代，得到多個(gè)光束指向評(píng)價(jià)函數(shù)變化值；

32、提取多個(gè)所述光束指向評(píng)價(jià)函數(shù)變化值中的最小值，并把所述最小值對(duì)應(yīng)的所述迭代后的控制參數(shù)作為最優(yōu)控制參數(shù)，得到所述光束指向校正角度。

33、第二方面，本技術(shù)提供了一種光束指向校正裝置，應(yīng)用于光束指向控制系統(tǒng)；所述光束指向控制系統(tǒng)包括激光器、第一快反鏡、第二快反鏡、分束鏡、第一透鏡、第一反射鏡、近場(chǎng)相機(jī)、第二透鏡、第二反射鏡、第三反射鏡和遠(yuǎn)場(chǎng)相機(jī)；所述激光器的光束依次經(jīng)所述第一快反鏡和所述第二快反鏡反射后被所述分束鏡分為兩束分光束，其中一束分光束依次經(jīng)過(guò)所述第一透鏡和所述第一反射鏡后到達(dá)所述近場(chǎng)相機(jī)，另一束分光束依次經(jīng)過(guò)所述第二透鏡、所述第二反射鏡和所述第三反射鏡到達(dá)所述遠(yuǎn)場(chǎng)相機(jī)；

34、所述光束指向校正裝置包括：

35、獲取模塊，用于獲取所述光束指向控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)；

36、構(gòu)建模塊，用于根據(jù)所述結(jié)構(gòu)參數(shù)，構(gòu)建光束傳輸模型；

37、計(jì)算模塊，用于利用所述光束傳輸模型，計(jì)算得到所述近場(chǎng)相機(jī)和所述遠(yuǎn)場(chǎng)相機(jī)的理論靶面光斑位置的計(jì)算公式，從而計(jì)算得到所述激光器的初始光束的指向位置；所述近場(chǎng)相機(jī)和所述遠(yuǎn)場(chǎng)相機(jī)的理論靶面光斑位置的計(jì)算公式分別記為第一理論靶面光斑位置的計(jì)算公式和第二理論靶面光斑位置的計(jì)算公式；

38、建立模塊，用于基于所述第一理論靶面光斑位置的計(jì)算公式和所述第二理論靶面光斑位置的計(jì)算公式，建立光束指向評(píng)價(jià)函數(shù)；

39、校正模塊，用于通過(guò)spgd算法，根據(jù)所述初始光束的指向位置，對(duì)所述光束指向評(píng)價(jià)函數(shù)進(jìn)行迭代，計(jì)算得到光束指向校正角度。

40、該光束指向校正裝置，通過(guò)spgd算法，對(duì)基于近場(chǎng)相機(jī)和遠(yuǎn)場(chǎng)相機(jī)的理論靶面光斑位置的計(jì)算公式建立的光束指向評(píng)價(jià)函數(shù)進(jìn)行迭代，得到光束指向校正角度，解決現(xiàn)有光束指向校正方法需要多次測(cè)量光斑位置和多次調(diào)節(jié)快反鏡角度的問(wèn)題，能夠減少相機(jī)的探測(cè)次數(shù)和快反鏡的調(diào)整次數(shù)，提高了光束指向的校正效率。

41、第三方面，本技術(shù)提供了一種電子設(shè)備，包括處理器和存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有所述處理器可執(zhí)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)，運(yùn)行如前文所述光束指向校正方法中的步驟。

42、第四方面，本技術(shù)提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)運(yùn)行如前文所述光束指向校正方法中的步驟。

43、有益效果：本技術(shù)提供的光束指向校正方法、裝置、電子設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)，通過(guò)spgd算法，對(duì)基于近場(chǎng)相機(jī)和遠(yuǎn)場(chǎng)相機(jī)的理論靶面光斑位置的計(jì)算公式建立的光束指向評(píng)價(jià)函數(shù)進(jìn)行迭代，得到光束指向校正角度，解決現(xiàn)有光束指向校正方法需要多次測(cè)量光斑位置和多次調(diào)節(jié)快反鏡角度的問(wèn)題，能夠減少相機(jī)的探測(cè)次數(shù)和快反鏡的調(diào)整次數(shù)，提高了光束指向的校正效率。