楊濱赫，蔡引娣，文志祥，凌四營(yíng)，范光照

(大連理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，遼寧 大連 116024)

1 引 言

隨著科技的發(fā)展，半導(dǎo)體激光器被廣泛應(yīng)用于精密測(cè)量中。理論上，半導(dǎo)體激光器射出的激光是一條直線(xiàn)，而實(shí)際上激光并非一條直線(xiàn)，存在激光光束漂移。這將影響以半導(dǎo)體激光器為光源的激光測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量精度，特別是其長(zhǎng)距離測(cè)量精度。因此，消除或補(bǔ)償激光光束漂移是提高激光測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量精度的關(guān)鍵。

激光光束漂移可分為平漂和角漂。引起光束漂移的原因主要有：激光器自身諧振腔熱變形、外部固定裝置緩慢機(jī)械位移和空氣各介質(zhì)折射率不同或大氣擾動(dòng)[1]。目前，抑制或補(bǔ)償激光光束漂移的方法主要有單模光纖法[2-3]、對(duì)稱(chēng)雙光束法[4-6]、干涉/衍射法[7-8]和共光路補(bǔ)償法[9]等。單模光纖法將激光器出射的光束耦合進(jìn)單模光纖中，并使用準(zhǔn)直鏡將光纖輸出的激光器出射光束整形為準(zhǔn)直光束。但是，光纖耦合裝置的穩(wěn)定性會(huì)影響輸出光束的穩(wěn)定。對(duì)稱(chēng)雙光束法通過(guò)不同反射次數(shù)產(chǎn)生兩束平行光，當(dāng)激光存在漂移時(shí)兩束平行光由于反射次數(shù)不同產(chǎn)生對(duì)稱(chēng)的漂移，使其對(duì)稱(chēng)中心線(xiàn)不變，從而減少激光漂移。但是，這種方法的光路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以調(diào)整。干涉/衍射法利用激光干涉衍射圖樣對(duì)相位板后光束平漂不敏感的特性減少激光光束平漂對(duì)測(cè)量的影響。但是，這種方法并未補(bǔ)償激光光束的平漂，無(wú)法減少角漂對(duì)測(cè)量的影響，因此應(yīng)用上有較大局限。共光路補(bǔ)償法使測(cè)量光束和參考光束經(jīng)過(guò)相同的路徑，用光束測(cè)量信號(hào)與參考光束信號(hào)的偏差來(lái)被動(dòng)地補(bǔ)償由光束漂移引起的誤差，進(jìn)而提高測(cè)量精度。然而，該系統(tǒng)只能補(bǔ)償角漂，不能補(bǔ)償平漂。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)[10]提出了一種以平動(dòng)式反射鏡作為調(diào)整元件的主動(dòng)式激光光束漂移補(bǔ)償系統(tǒng)。本課題組[11-13]設(shè)計(jì)了一種帶有壓電陶瓷致動(dòng)器(PZT)的二維角度調(diào)整架，作為調(diào)整單元對(duì)激光器的角漂進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償。以上方式能實(shí)現(xiàn)激光光束漂移的高精度補(bǔ)償。但是，均補(bǔ)償?shù)氖菧y(cè)量近端的光束漂移量，無(wú)法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離上激光光束漂移的補(bǔ)償。同時(shí)，本課題組設(shè)計(jì)的補(bǔ)償系統(tǒng)[11-13]在有效補(bǔ)償角漂的同時(shí)，還會(huì)引起激光器光束的平行偏移。

本文提出了一種基于雙反射鏡的激光光束漂移自動(dòng)補(bǔ)償方法，用于自動(dòng)補(bǔ)償長(zhǎng)距離激光測(cè)量中的激光光束漂移對(duì)測(cè)量精度的影響。設(shè)計(jì)了基于雙反射鏡的激光漂移補(bǔ)償裝置，使用2個(gè)四象限光電探測(cè)器對(duì)激光光束漂移進(jìn)行測(cè)量。通過(guò)基于BPNN的PID閉環(huán)控制方法驅(qū)動(dòng)PZT，以改變雙反射鏡的角度，從而改變激光光束的出射位置和角度，最終實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離下激光光束漂移的自動(dòng)補(bǔ)償。所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)體積小，可集成到任意激光測(cè)量系統(tǒng)中，用于激光器的光束漂移補(bǔ)償。

2 原 理

2.1 激光光束漂移測(cè)量原理

本文提出的基于雙反射鏡的激光光束漂移自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)，可以同時(shí)補(bǔ)償激光器產(chǎn)生的平漂和角漂，其補(bǔ)償原理如圖1所示。

圖1 基于雙反射鏡的激光光束漂移補(bǔ)償原理

半導(dǎo)體激光器LD射出的光經(jīng)過(guò)兩個(gè)直角反射鏡(M1，M2)反射后，被分光棱鏡BS1分成兩束光。反射光入射到平漂測(cè)量單元用于測(cè)量激光的平漂，透射光被BS2分成兩束光。BS2的透射光用于激光測(cè)量系統(tǒng)，其反射光經(jīng)過(guò)直角反射鏡M3反射后入射到角漂測(cè)量單元用于測(cè)量激光的角漂。平漂測(cè)量單元由四象限光電探測(cè)器QPD1組成。角漂測(cè)量單元由聚焦透鏡FL和QPD2組成，且QPD2位于FL的焦平面處。

激光器平漂的測(cè)量是基于激光準(zhǔn)直原理，如圖2所示。當(dāng)激光器存在平漂時(shí)，激光光斑在QPD1上的位置會(huì)發(fā)生偏移。偏移量即為激光器在X和Y方向的平漂量δx，δy，可由下式計(jì)算得到：

(1)

(2)

其中：kx，ky為QPD1的靈敏度，i1，i2，i3，i4為QPD1四個(gè)象限的電流值。

圖2 激光平漂測(cè)量原理

激光器發(fā)出的光束經(jīng)過(guò)FL后，匯聚到位于其焦平面處的QPD2上。當(dāng)激光器存在平漂時(shí)，QPD2上的光斑并不會(huì)發(fā)生變化；當(dāng)激光器存在角漂時(shí)，QPD2上的光斑會(huì)隨之發(fā)生偏移，如圖3所示。偏移量即為激光器在X和Y方向的角漂εx，εy，可由下式計(jì)算得到：

(3)

(4)

圖3 激光角漂測(cè)量原理

2.2 雙反射鏡瞬時(shí)旋轉(zhuǎn)中心變化對(duì)QPD示數(shù)的影響

理論上，直角反射鏡應(yīng)該始終圍繞一個(gè)旋轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)。該旋轉(zhuǎn)中心為直角反射鏡旋轉(zhuǎn)前光線(xiàn)的入射點(diǎn)I。但是，由于二維角度調(diào)整架結(jié)構(gòu)的影響，當(dāng)二維角度調(diào)整架發(fā)生角度變化時(shí)，粘貼在其上的直角反射鏡的瞬時(shí)旋轉(zhuǎn)中心會(huì)發(fā)生變化，即旋轉(zhuǎn)中心變?yōu)锳點(diǎn)，如圖4所示。旋轉(zhuǎn)中心的變化將影響激光光線(xiàn)在直角反射鏡上的反射位置，使激光產(chǎn)生一定的偏移x′。因此，需要分析雙反射鏡的旋轉(zhuǎn)中心變化對(duì)光線(xiàn)偏移的影響。

圖4 二維角度調(diào)整架結(jié)構(gòu)導(dǎo)致直角反射鏡旋轉(zhuǎn)中心變化

設(shè)二維角度調(diào)整架上端的支桿與下端球鉸的距離為L(zhǎng)1，M1的直角邊長(zhǎng)為D1。光線(xiàn)沿水平方向入射至M1上發(fā)生反射，入射點(diǎn)M為理想旋轉(zhuǎn)中心。當(dāng)二維角度調(diào)整架上端的支桿伸長(zhǎng)Δ1時(shí)，即M1旋轉(zhuǎn)角度β1，如圖5所示，此時(shí)的旋轉(zhuǎn)中心變成P點(diǎn)，其與理想旋轉(zhuǎn)中心的橫向和縱向偏移量均為Δx1。

圖5 直角反射鏡M1旋轉(zhuǎn)中心變化

以O(shè)為原點(diǎn)建立平面坐標(biāo)系XOY，如圖5所示。根據(jù)圖中的幾何關(guān)系，M1初始狀態(tài)下鏡面y1和旋轉(zhuǎn)后鏡面y2可分別表示為：

(5)

(6)

聯(lián)立上式，可求得旋轉(zhuǎn)中心P點(diǎn)縱坐標(biāo)為：

(7)

理想旋轉(zhuǎn)中心M點(diǎn)的縱坐標(biāo)為：

(8)

因此，瞬時(shí)旋轉(zhuǎn)中心偏移量Δx1可表示為：

(9)

其中：D1為M1的直角邊長(zhǎng)，L1為球鉸與支桿的距離，β1為M1的旋轉(zhuǎn)角度。

故M1瞬時(shí)旋轉(zhuǎn)中心變化會(huì)使QPD1的示數(shù)產(chǎn)生Δx1的偏移。根據(jù)自準(zhǔn)直原理，M1瞬時(shí)旋轉(zhuǎn)中心變化對(duì)QPD2的示數(shù)無(wú)影響。

2.2.2 直角反射鏡M2瞬時(shí)旋轉(zhuǎn)中心變化對(duì)QPD示數(shù)的影響

設(shè)二維角度調(diào)整架上端的支桿與下端球鉸的距離為L(zhǎng)2，M2的直角邊長(zhǎng)為D2。光線(xiàn)沿水平方向入射至M2上發(fā)生反射，入射點(diǎn)N為理想旋轉(zhuǎn)中心。當(dāng)二維角度調(diào)整架上端的支桿伸長(zhǎng)Δ2時(shí)，即M2旋轉(zhuǎn)角度β2，如圖6所示，此時(shí)的旋轉(zhuǎn)中心變成Q點(diǎn)，其與理想旋轉(zhuǎn)中心的橫向和縱向偏移量均為Δx2。

圖6 直角反射鏡M2旋轉(zhuǎn)中心變化

(10)

(11)

聯(lián)立上式，可求得旋轉(zhuǎn)中心Q點(diǎn)縱坐標(biāo)為：

(12)

理想旋轉(zhuǎn)中心N點(diǎn)的縱坐標(biāo)為：

(13)

因此，瞬時(shí)旋轉(zhuǎn)中心偏移量Δx2可表示為：

(14)

其中：D2為M2的直角邊長(zhǎng)，L2為球鉸與支桿的距離，β2為M2的旋轉(zhuǎn)角度。

故M2瞬時(shí)旋轉(zhuǎn)中心變化會(huì)使QPD1的示數(shù)產(chǎn)生Δx2的偏移。根據(jù)自準(zhǔn)直原理，M2瞬時(shí)旋轉(zhuǎn)中心變化對(duì)QPD2的示數(shù)無(wú)影響。

2.2.3 直角反射鏡M1，M2瞬時(shí)旋轉(zhuǎn)中心同時(shí)變化對(duì)QPD示數(shù)的影響

根據(jù)激光自準(zhǔn)直原理可知，激光器出射的激光角度不受M1，M2旋轉(zhuǎn)中心偏移量的影響，故QPD2的示數(shù)θx2可表示為：

θx2=2(β2-β1)，

(15)

其中β1和β2分別為M1和M2的旋轉(zhuǎn)角度。

(16)

其中：lM1·M2為M1，M2理想旋轉(zhuǎn)中心的距離，lM2·QPD1為M2理想旋轉(zhuǎn)中心到QPD1的光程，Δx1，Δx2分別為M1，M2瞬時(shí)旋轉(zhuǎn)中心的偏移量。

圖7 M1，M2角度偏轉(zhuǎn)對(duì)QPD1，QPD2示數(shù)的影響

在Zemax軟件中建立模型，其中L=20 mm，D=10 mm，lM1·M2=12 mm，lM2·QPD1=15 mm，將式(16)分為3部分進(jìn)行分析，即：

x′=a+b+c，

(17)

其中：a=lM1·M2tan(2β1)+lM2·QPD1tan(2β2)，

分析結(jié)果如表1所示，由表中數(shù)據(jù)可知，b，c與a相差兩個(gè)數(shù)量級(jí)，因此公式中b，c可以忽略不計(jì)。

表1 M1，M2瞬時(shí)旋轉(zhuǎn)中心同時(shí)變化對(duì)激光光束偏移量的影響

QPD1示數(shù)簡(jiǎn)化為：

x′=lM1·M2tan(2β1)+lM2·QPD1tan(2β2).

(18)

2.3 雙反射鏡激光光束漂移補(bǔ)償原理

激光器光束平漂補(bǔ)償原理如圖8所示。當(dāng)激光器發(fā)射的激光存在平漂Δx時(shí)，M1和M2轉(zhuǎn)動(dòng)相同角度Δθx1，使M2的反射光線(xiàn)產(chǎn)生Δx的偏移。轉(zhuǎn)動(dòng)角度Δθx1與平漂Δx的關(guān)系如下：

Δx=lM1·M2·sin(2Δθx1)+x′=
lM1·M2·sin(2Δθx1)+
(lM1·M2+lM2·QPD1)tan(2Δθx1).

(19)

圖8 激光光束平漂補(bǔ)償原理

激光器光束角漂補(bǔ)償原理如圖9所示。當(dāng)激光器發(fā)射的激光存在角漂Δθx時(shí)，M2轉(zhuǎn)動(dòng)角度Δθx2使出射光轉(zhuǎn)動(dòng)Δθx的角度。轉(zhuǎn)動(dòng)角度Δθx2與角漂Δθx的關(guān)系如下：

Δθx=2Δθx2.

(20)

圖9 激光光束角漂補(bǔ)償原理

3 激光光束漂移補(bǔ)償?shù)膶?shí)現(xiàn)

3.1 激光光束漂移反饋系統(tǒng)

激光光束漂移反饋系統(tǒng)的工作流程如圖10所示。當(dāng)系統(tǒng)的平漂測(cè)量單元和角漂測(cè)量單元測(cè)量到激光光束漂移時(shí)，QPD1和QPD2將激光光束漂移轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，經(jīng)I/V轉(zhuǎn)換和放大后傳輸?shù)接?jì)算機(jī)。在計(jì)算機(jī)中通過(guò)PID控制得到PZT的變化量，并發(fā)送到PZT驅(qū)動(dòng)器以改變二維角度調(diào)整架的角度，實(shí)現(xiàn)激光光束漂移的補(bǔ)償。

圖10 反饋系統(tǒng)的工作流程

實(shí)驗(yàn)采用PZT實(shí)現(xiàn)對(duì)二維角度調(diào)整架的微小角度調(diào)整，PZT型號(hào)為AL1.65×1.65×5D-4F。集成PZT的二維角度調(diào)整架設(shè)計(jì)原理詳見(jiàn)參考文獻(xiàn)[11]。

設(shè)PZT變化量為Δl，因此由PZT變化引起的二維角度調(diào)整架和直角反射鏡的角度變化量Δθ為：

(21)

其中L為PZT與球鉸的距離。因此，PZT變化量Δl與激光光束漂移量Δx和Δθx的關(guān)系可表示為：

(22)

(23)

3.2 BPNN-PID控制系統(tǒng)

BPNN具有信息的分布式存儲(chǔ)以及自組織自學(xué)習(xí)的功能，在處理多輸入、非線(xiàn)性、耦合復(fù)雜的對(duì)象有廣泛的應(yīng)用。因此，將PID控制算法與BPNN相結(jié)合，設(shè)計(jì)了基于LabVIEW的BPNN-PID控制系統(tǒng)。

經(jīng)典PID控制采用增量式PID控制算法進(jìn)行閉環(huán)控制，增量式PID控制算法如下：

u(t)=u(t-1)+kp[e(t)-e(t-1)]+kie(t)+
kd[e(t)-2e(t-1)+e(t-2)].

(24)

BPNN結(jié)構(gòu)包括輸入層、隱含層和輸出層，本研究中網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為3-5-3結(jié)構(gòu)。

隱含層神經(jīng)元和輸出層神經(jīng)元的激活函數(shù)為：

(25)

式(26)為BPNN的代價(jià)函數(shù)：

(26)

其中：y為輸出層第j個(gè)神經(jīng)元的輸出值，y′為輸出層第j個(gè)神經(jīng)元的理想輸出值。

傳統(tǒng)BPNN采用梯度下降法求解最小值，存在訓(xùn)練時(shí)間較長(zhǎng)、易陷入局部最小值等問(wèn)題。因此，本文采用了附加動(dòng)量項(xiàng)的方法對(duì)BPNN進(jìn)行改進(jìn)，提高了BPNN的訓(xùn)練速度，減少了BPNN陷入局部最小值的可能。

其中，輸出層與隱含層的權(quán)值調(diào)整量為：

Δυkj(t)=ηδkOj(t)+αΔυkj(t-1).

(27)

隱含層與輸入層的權(quán)值調(diào)整量為：

Δωji(t)=ηδjOi(t)+αΔωji(t-1)，

(28)

其中：η是學(xué)習(xí)率，α為動(dòng)量系數(shù)；δk為輸出層和隱含層連接的輸出誤差，δj為隱含層和輸入層連接的輸出誤差。

BPNN-PID控制系統(tǒng)流程如圖11所示，具體步驟如下：

(1)確定BPNN結(jié)構(gòu)，即輸入層、隱含層的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)，并對(duì)權(quán)值、學(xué)習(xí)率等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置；

(2)使用訓(xùn)練樣本對(duì)權(quán)值進(jìn)行訓(xùn)練并更新權(quán)值；

(3)訓(xùn)練完成后使用測(cè)試樣本進(jìn)行測(cè)試，得到測(cè)試誤差；

(4)若測(cè)試誤差大于期望誤差，則返回(1)；若測(cè)試誤差小于期望誤差，則進(jìn)入(5)；

(5)通過(guò)訓(xùn)練完成的BPNN對(duì)實(shí)時(shí)輸入進(jìn)行計(jì)算，得到實(shí)時(shí)更新的PID參數(shù)；

(6)使用實(shí)時(shí)更新的PID參數(shù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制，得到控制誤差；

(7)若控制誤差大于期望誤差，則返回(1)；若控制誤差小于期望誤差，則繼續(xù)控制。

圖11 BPNN-PID控制系統(tǒng)流程

設(shè)置BPNN-PID控制系統(tǒng)的學(xué)習(xí)率η=0.01，動(dòng)量系數(shù)α=0.2，初始權(quán)值為[-1，1]內(nèi)的隨機(jī)數(shù)。訓(xùn)練樣本包括控制階段樣本和穩(wěn)定階段樣本，數(shù)量為18 318，測(cè)試樣本數(shù)量為1 500。訓(xùn)練后測(cè)試結(jié)果的期望誤差ε設(shè)置為0.000 1，仿真控制結(jié)果的期望誤差β設(shè)置為±1 μm和±1″。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

根據(jù)圖1所示的激光光束漂移自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)原理，搭建了激光光束漂移自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置，如圖12所示。半導(dǎo)體激光器選用西安華科光電有限公司的DA635型半導(dǎo)體激光器。四象限光電探測(cè)器選用德國(guó)First Sensor公司的QP5.8-6-TO5型四象限光電探測(cè)器。激光器、角度調(diào)整元件、BS1和QPD1固定在近端，F(xiàn)L1和QPD2固定在遠(yuǎn)端，遠(yuǎn)端和近端的距離為1.2 m。BS3，F(xiàn)L2，QPD3和QPD4固定在導(dǎo)軌上作為檢測(cè)單元，用于檢測(cè)所設(shè)計(jì)的激光光束漂移自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)的控制效果。

圖12 激光光束漂移補(bǔ)償系統(tǒng)示意圖

4.1 標(biāo)定實(shí)驗(yàn)

首先，對(duì)QPD1靈敏度進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)定結(jié)果如圖13所示。QPD1X方向(kx1)和Y方向(ky1)的靈敏度分別為-2 424.98 μm/V和1 638.42 μm/V。

圖13 QPD1標(biāo)定結(jié)果

其次，對(duì)QPD2靈敏度進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)定結(jié)果如圖14。QPD2X方向(kx2)和Y方向(ky2)的靈敏度分別為-1 306.22 (″)/V和1 055.29 (″)/V。

由圖13和圖14可知，QPD1和QPD2在±100 μm和±100″量程內(nèi)，標(biāo)定殘差均小于±1 μm和±1″。

圖14 QPD2標(biāo)定結(jié)果

4.2 BPNN-PID控制系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)

對(duì)所設(shè)計(jì)的BPNN-PID控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真測(cè)試。仿真信號(hào)為實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)采集得到的穩(wěn)定性數(shù)據(jù)。圖15(a)為控制系統(tǒng)輸入的仿真信號(hào)和經(jīng)過(guò)控制系統(tǒng)控制后的輸出信號(hào)，圖15(b)為控制系統(tǒng)輸出的實(shí)時(shí)PID參數(shù)。

(a)仿真控制結(jié)果

(b)仿真PID輸出

由控制結(jié)果圖15可知，經(jīng)過(guò)BPNN-PID控制系統(tǒng)閉環(huán)反饋控制后的信號(hào)可以穩(wěn)定在0附近。因此，所設(shè)計(jì)的BPNN-PID控制系統(tǒng)有效且控制效果良好。

4.3 激光光束漂移自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果

在搭建好的激光光束漂移補(bǔ)償系統(tǒng)上進(jìn)行測(cè)試。檢測(cè)單元距近端光程1 m，設(shè)置系統(tǒng)的采樣頻率為20 Hz。通過(guò)采集檢測(cè)單元QPD3的示數(shù)x，y作為激光光束平漂的測(cè)試結(jié)果，采集QPD4的示數(shù)θx和θy作為激光光束角漂的測(cè)試結(jié)果。在激光光束漂移自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)未開(kāi)啟時(shí)采集了15 min的補(bǔ)償前穩(wěn)定性數(shù)據(jù)，隨后開(kāi)啟激光光束漂移自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)對(duì)激光光束漂移進(jìn)行補(bǔ)償，并采集了15 min的補(bǔ)償后穩(wěn)定性數(shù)據(jù)。測(cè)試結(jié)果如圖16所示。

(a)補(bǔ)償前后QPD3示數(shù)

(b)補(bǔ)償前后QPD4示數(shù)

由以上結(jié)果可知，在光程1 m的位置處使用所設(shè)計(jì)的激光光束漂移補(bǔ)償系統(tǒng)對(duì)激光光束進(jìn)行控制后，在15 min內(nèi)，半導(dǎo)體激光器出射光線(xiàn)的平漂從±9 μm補(bǔ)償?shù)搅恕? μm內(nèi)，角漂從±5″補(bǔ)償?shù)搅恕?.5″內(nèi)。因此，該方法能夠提高1 m內(nèi)半導(dǎo)體激光光束的穩(wěn)定性，減小長(zhǎng)距離下的激光光束漂移。需要注意的是，補(bǔ)償后激光光束仍然在小范圍內(nèi)波動(dòng)。其主要原因有：系統(tǒng)的穩(wěn)定性，特別是二維角度調(diào)整架的穩(wěn)定性，會(huì)影響光束漂移抑制的效果；光束漂移抑制系統(tǒng)的反饋時(shí)間也會(huì)影響光束漂移的抑制效果；在長(zhǎng)期反復(fù)使用過(guò)程中，PZT的靈敏度會(huì)受到使用次數(shù)、實(shí)驗(yàn)環(huán)境等的影響。在未來(lái)的研究中，要解決上述問(wèn)題對(duì)基于雙反射鏡的激光光束漂移自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)的影響，以便更好地控制激光光束漂移。

5 結(jié) 論

本文針對(duì)長(zhǎng)距離下激光光束漂移難以補(bǔ)償?shù)膯?wèn)題，提出了一種基于雙反射鏡的激光光束漂移自動(dòng)補(bǔ)償方法，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)距離下激光光束漂移的補(bǔ)償。首先，介紹了激光光束漂移補(bǔ)償原理和BPNN-PID控制系統(tǒng)流程，然后搭建了實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)補(bǔ)償效果進(jìn)行測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：所設(shè)計(jì)的激光光束漂移自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)在15 min，1 m的量程內(nèi)能夠?qū)⒓す獾钠狡瘡摹? μm補(bǔ)償?shù)健? μm，角漂從±5″補(bǔ)償?shù)健?.5″。該系統(tǒng)能夠在長(zhǎng)距離下較好地穩(wěn)定半導(dǎo)體激光器的激光光束，減少激光光束漂移，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離下激光光束漂移的補(bǔ)償，提高半導(dǎo)體激光器的穩(wěn)定性。