CN116045801B - 一种基于六足平台标定cqp确定的空间光线的方法 - Google Patents

Abstract

一种基于六足平台标定CQP确定的空间光线的方法涉及引力波测量技术领域，解决了现有标定方法繁琐且精度低的问题，过程为：调整第一六足平台的俯仰角和偏摆角、调整第二六足平台，使准直激光器出射的平行光束与第一六足平台笛卡尔坐标系的z轴平行；确认平行光束同时指向第一四象限光电探测器和第二四象限光电探测器的中心，然后通过沿第一六足平台在y轴行程和x轴行程移动准直激光器，记录准直激光器的移动距离，记录第一四象限光电探测器上光斑位置和第二四象限光电探测器上光斑位置；计算拟合光斑位置和平行光束位置的对应函数关系。本发明采用六足平台对CQP进行高精度尺寸标定，能够保证标定过程的简单性和精确性。

Description

一种基于六足平台标定CQP确定的空间光线的方法

技术领域

本发明涉及引力波测量技术领域，具体涉及一种基于六足平台标定CQP确定的空间光线的方法。

背景技术

在使用激光干涉测量的方法对引力波进行探测时，需要使用到全玻璃激光干涉平台。在制造全玻璃激光干涉平台时，需要使用到CQP(calibrated quadrant photodiodepair，校准四象限对)确定激光干涉平台上的空间光束的精确位置。CQP是由两个四象限光电探测器组成，如图1，空间中的任意一条平行光束1经过45°摆放的分光镜2后被分成两束光束，分别是第一空间光束6和第二空间光束3。第一空间光束6入射到第一四象限光电探测器7上，第一显示界面8为第一四象限光电探测器7的屏幕显示情况，越靠近四象限探测器8的中心部分，光电探测器反馈的数值越准确。同理，第二空间光线3入射到第二四象限光电探测器4上，第二显示界面5为第二四象限光电探测器4的有效屏幕显示区域。第一个光电探测器8的中心和第二个光电探测器5的中心，可以唯一确定空间的一条直线，也是制造全玻璃激光干涉平台所要对准的空间位置点。

CQP在被标校之前，并不能够真实的显示入射到四象限探测器上的光束的中心位置坐标，显示的结果仅为0—1之间的数值，0代表平行激光信号光束入射到四象限探测器的中心，1代表平行光束的中心入射到四象限探测器的边缘，但远离四象限探测器中心的相对显示值并不准确，也不能够显示实际的光束中心偏离四象限探测器中心的位置真值。为了能够使显示的数值准确，也为了能够准确地查看平行光束偏离四象限探测器中心的位置大小，为了使CQP获得超精密测量精度，CQP在使用之前，需要对其进行尺寸标定。

对CQP进行精确尺寸标定时，常规标定方法精度不够或者操作不易实现。若采用常规标定方法直接测量任意平行光束1沿着水平方向或者竖直方向移动的距离，可能会导致以下结果：首先，测量精度会存在较大误差，无法达到六足平台的移动精度。其次当使空间光线沿着水平方向或者竖直方向移动时，其移动方向可能与光线的传播方向并不垂直，所以导致在CQP上标定的尺寸存在误差。同时，标定过程中需要多次移动相应距离，每次移动一个距离，都要进行一次测量，所以操作过程十分繁琐。

常规方法有直接测量法，即将用做标记的平行光束直接移动相应的距离，然后用CQP上的四象限探测器记录此时光斑中心的位置坐标，多次移动平行光源，分别使用CQP中的四象限探测器记录光斑中心的点坐标。多组点坐标进行线性插值，最终得出四象限探测器上的光斑位置与光斑移动距离之间的函数关系。当有其他未知平行光源入射到CQP上的四象限探测器时，用CQP上存储的采集数据以及未知光束在四象限探测器上的位置，反推出此未知光束距离CQP上四象限探测器的原点距离，进而确定制造全玻璃激光干涉平台时，全玻璃激光干涉平台上的各个玻璃器件所要调整的位置和方向。但是此种直接测量的方法需要手动调整激光光源的移动距离，实际的位移精度和重复精度不高，在CQP上标记出的光斑数据也不精确。

由于标准量块的尺寸精度非常高，可以使空间光线的移动距离变得非常精确，所以考虑使用标准量块来确定平行激光光束的移动距离。虽然此种方法移动激光光源的位移精度足够高，但是当需要多组数据进行采样，并且每组数据的采样间隔很小时，需要的标准量块的数量和尺寸规格就非常多，对于普通常规实验室，这也是很难满足的条件，增加了CQP标定的困难性，并且由于需要多次移动空间光线，使用多种规格的标准量块移动激光光源时，操作会非常繁琐，耗时较长，另外，其移动方向可能仍然会与空间光线的传播方向不垂直，导致最终测量的精度不准确，进而影响标定的准确性；其次，需要多种规格尺寸的标准量块。

因此，需要提供一种高精度、易操作的CQP尺寸标定，并且确定空间光线的方法。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种基于六足平台标定CQP确定的空间光线的方法。

本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种基于六足平台标定CQP确定的空间光线的方法，包括如下步骤：

S1、调整第一六足平台的俯仰角、调整第二六足平台，使准直激光器出射的平行光束与第一六足平台笛卡尔坐标系的xoz面平行，所述xoz面平行于水平面，所述准直激光器位于第一六足平台上，所述第二六足平台上设有第一四象限光电探测器和第二四象限光电探测器；

S2、调整第一六足平台的偏摆角、调整第二六足平台，使准直激光器出射的平行光束与第一六足平台的yoz面平行；

S3、通过调整第二六足平台，并且沿第一六足平台的z轴行程调整第一六足平台，确认准直激光器出光方向与第一六足平台的z轴平行；

S4、确认平行光束同时指向第一四象限光电探测器和第二四象限光电探测器的中心，然后通过沿第一六足平台在y轴行程和x轴行程移动准直激光器，记录准直激光器的移动距离，记录第一四象限光电探测器上光斑位置和第二四象限光电探测器上光斑位置；

S5、计算拟合光斑位置和平行光束位置的对应函数关系。

进一步的，所述S1中判断平行光束与xoz面平行的方法、S2判断平行光束与yoz面平行的方法和S3中平行光束与z轴平行的方法均为：

调整第一六足平台，调整第二六足平台，使平行光束入射到第一四象限光电探测器和第二四象限光电探测器的中心，然后沿第一六足平台的z轴行程调整第一六足平台，观察第一四象限光电探测器和第二四象限光电探测器上的光斑是否偏离中心，若不偏离中心则第一六足平台调整完成，否则重新调整第一六足平台。

进一步的，所述S1和S2均包括如下步骤：

调整第二六足平台使平行光束入射到第一四象限光电探测器和第二四象限光电探测器的中心，然后调整第一六足平台，每调整一步第一六足平台的俯仰角或偏摆角后，重新调整第二六足平台使平行光束入射到第一四象限光电探测器和第二四象限光电探测器的中心。

进一步的，所述S3为：将第一六足平台调整到z＝0处，调整第二六足平台使平行光束同时入射到第一四象限光电探测器和第二四象限光电探测器的中心；使第一六足平台沿着+z轴方向移动至+z轴方向的最大行程，此时观察平行光束在第一四象限光电探测器及第二四象限光电探测器上的光斑位置情况，如果仍位于对应的四象限光电探测器的中心，则平行光束的方向与第一六足平台的z轴平行，否则返回S1或S2。

进一步的，所述S4包括：

确认平行光束同时指向第一四象限光电探测器和第二四象限光电探测器的中心，确认第一六足平台在z＝0的位置；

沿第一六足平台的y轴行程在+y轴侧移动第一六足平台，记录第一四象限光电探测器上光斑位置和第二四象限光电探测器上光斑位置；

沿第一六足平台的y轴行程在-y轴侧移动第一六足平台，记录第一四象限光电探测器上光斑位置和第二四象限光电探测器上光斑位置；

沿第一六足平台的x轴行程在+x轴侧移动第一六足平台，记录第一四象限光电探测器上光斑位置和第二四象限光电探测器上光斑位置；

沿第一六足平台的x轴行程在-x轴侧移动第一六足平台，记录第一四象限光电探测器上光斑位置和第二四象限光电探测器上光斑位置。

进一步的，所述S5为：根据S4记录的移动距离和光斑位置的对应关系，采用线性插值方法，换算出当空间中的任意光束照射到第一四象限光电探测器和第二四象限光电探测器上，光斑中心位置在四象限光电探测器坐标系中的坐标。

进一步的，所述方法还包括：S6、确定平行光束的调整方式。

更进一步的，所述S6具体为：待调整的平行光束照射到CQP上，根据S5得到的函数关系、根据第一四象限光电探测器和第二四象限光电探测器上显示的光斑位置信息，能够确定待调整的平行光束需要调整的方向和距离。

本发明的有益效果是：

本发明采用六足平台对CQP进行高精度尺寸标定，六足平台具有超高精度的位置移动能力，且具有超高精度的复位能力，同时位置移动可控，在使用六足平台对CQP所确定的空间光线进行标定时，不仅精度高，标定速度也很快。使用六足平台，并且采用上述标定方法对CQP进行标定时，既能满足对CQP标定的精确性，又能够保证标定过程的简单性，实验操作具有很好的可行性，同时标定的时间周期也会大大缩短。

附图说明

图1为CQP的工作原理示意图。

图2为六足平台标定CQP的正视图。

图3为六足平台标定CQP的俯视图。

图4为无光照下两个四象限探测器的屏幕显示图。

图5为光斑入射到两个四象限探测器中心的屏幕显示图。

图6为平行光束移动距离d1时四象限探测器的屏幕显示图。

图7为平行光束移动距离d2时四象限探测器的屏幕显示图。

图8为平行光束移动距离d3时四象限探测器的屏幕显示图。

图9为本发明对CQP进行标定的流程示意图。

图中：1、平行光束，2、分光镜，3、第二空间光束，4、第二四象限光电探测器，5、第二显示界面，6、第一空间光束，7、第一四象限光电探测器，8、第一显示界面，9、准直激光器，10、第一六足平台，11、第二六足平台。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

本发明提出采用第一六足平台10和第二六足平台11来标定CQP所确定的空间光线位置。六足平台具有位移精度高，旋转角度分辨率高的优点，并且六足平台的复位精度非常高，控制操作简单。基于六足平台标定CQP所确定的空间光线位置的标定装置包括第一六足平台10、位于第一六足平台10上的准直激光器9、分光镜2、第一四象限光电探测器7、第二四象限光电探测器4和第二六足平台11。第一四象限光电探测器7和第二四象限光电探测器4位于第二六足平台11上，分光镜2也位于第二六足平台11上，准直激光器9发射的光束为平行光束1。第一六足平台10用于调节准直激光器9的位置，第二六足平台11用于调节第一四象限光电探测器7和第二四象限光电探测器4的位置。准直激光器9发射的平行光束1经过分光镜2分为两束，一束(第一空间光束6)入射到第一四象限光电探测器7上，其第一显示界面8显示光斑，另一束(第二空间光束3)入射到第二四象限光电探测器4上，其第二显示界面5显示光斑。六足平台为六足位移台，本实施例中采用德国PI六足位移台。第一六足平台10坐标系为第一六足平台10默认笛卡尔坐标系oxyz，下文基于坐标系oxyz对本发明进行详述。

一种基于六足平台标定CQP确定的空间光线的方法，包括如下步骤：

S1、调整第一六足平台10的俯仰角、调整第二六足平台11，使准直激光器9出射的平行光束1与第一六足平台10笛卡尔坐标系的xoz面平行，即与z轴竖直方向夹角为0°，所述xoz面平行于水平面，所述准直激光器9位于第一六足平台10上，所述第二六足平台11上设有第一四象限光电探测器7和第二四象限光电探测器4；

通常，准直激光器9出射的平行光束1的初始空间指向大致为z轴方向。

S2、调整第一六足平台10的偏摆角、调整第二六足平台11，使准直激光器9出射的平行光束1与第一六足平台10的yoz面平行，即与z轴水平方向夹角为0°。

S3、通过调整第二六足平台11和沿第一六足平台10的z轴行程调整第一六足平台10，确认准直激光器9出光方向与第一六足平台10的z轴平行。

S4、确认平行光束1同时指向第一四象限光电探测器7和第二四象限光电探测器4的中心(具体可以调整第二六足平台11的空间位置，使平行光束1同时指向第一四象限光电探测器7和第二四象限光电探测器4的中心)，然后通过沿第一六足平台10的y轴行程和x轴行程移动准直激光器9，记录准直激光器9的移动距离，记录第一四象限光电探测器7上光斑位置和第二四象限光电探测器4上光斑位置。

S5、计算拟合光斑位置和平行光束1位置的对应函数关系。

根据S5得到的函数关系、根据第一显示界面8和第二显示界面5上的光斑位置信息，确定任意空间光线距离CQP的两个四象限探测器的中心所确定的空间光线的距离信息，即通过CQP上的两个四象限探测器的显示数字，即可反推出入射到CQP上的平行光束1所要调整的方向和距离。待调整的平行光束1照射到CQP上，能够确定平行光束1需要调整的方向和距离。

上述S1、S2和S3均包括判断与z轴夹角是否为零的步骤，即均包括如下步骤：

调整第二六足平台11使平行光束1经过分光镜2分光后入射到第一四象限光电探测器7和第二四象限光电探测器4的中心，沿第一六足平台10的z轴行程调整第一六足平台10，观察第一四象限光电探测器7和第二四象限光电探测器4上的光斑是否偏离中心。S1中，若不偏离中心则准直激光器9出射的平行光束与第一六足平台10的xoz面平行，第一六足平台10调整完成，否则继续调整第一六足平台10的俯仰角。S2中，若不偏离中心则准直激光器9出射的平行光束与第一六足平台10的yoz面平行，第一六足平台10调整完成，否则继续调整第一六足平台10的偏摆角。S3中，若不偏离中心则准直激光器9出射的平行光束与第一六足平台10的z轴平行，第一六足平台10调整完成，否则重新调整第一六足平台10的俯仰角和\或偏摆角。

本发明一种基于六足平台标定CQP确定的空间光线的方法如图9所示，具体为：

第一步：将准直激光器9固定在第一六足平台10上，整个装置的正视图如图2所示。准直激光器9发射出的平行光束1，与第一六足平台10的默认笛卡尔坐标系的z轴有一个夹角，即激光器发出的平行光束1在第一六足平台10的yz平面内，与z轴的夹角为α。第一六足平台10的默认笛卡尔坐标系的z轴指向分光镜2；y轴为竖直方向，指向上方；x轴为垂直于纸面方向，指向纸面内侧。

第二步：调整第一六足平台10的俯仰角，准直激光器9出射的平行光束与第一六足平台10的xoz面夹角α为0°。

判断方法为：每调整一步第一六足平台10的俯仰角后，重新调整第二六足平台11的位置变化，使平行光束1同时穿过CQP中的两个四象限探测器的中心。确定平行光束1同时穿过CQP的第一四象限光电探测器7和第二四象限光电探测器4的中心后，使第一六足平台10沿着+z轴方向移动，移动距离为其在+z轴方向的最大行程。当第一六足平台10沿着+z轴方向移动最大行程后，此时再一次观察平行光束1在CQP上的第一四象限光电探测器7及第二四象限光电探测器4上的光斑位置情况。如果光斑不在CQP的两个四象限探测器的中心，那么说明平行光束1的方向并不与第一六足平台10的默认笛卡尔坐标系的xoz面平行，需要重新调整第一六足平台10的俯仰角度，使角度α为0°。调整方向判断方法为：使第一六足平台10从原点沿+z轴方向移动到最大行程处后，观察光斑在CQP第一四象限探测器7和第二四象限探测器4上的光斑位置，若两个光斑都在两个四象限光电探测器(一个光斑在第一四象限探测器7上，另一个对应第二四象限探测器4上)的-y’轴(竖直方向为第一四象限探测器7的y’轴方向，水平方向为第一四象限探测器7的x’轴方向，第一四象限探测器7的中心为坐标原点)部分，则证明平行光束1与第一六足平台10的默认笛卡尔坐标系的xoz面夹角为正，需要重新调整第一六足平台10的俯仰角，以使角α进一步接近0°。若使第一六足平台10从原点o沿+z轴方向移动到最大行程处后，观察光斑在CQP第一四象限探测器7和第二四象限探测器4上的位置，若两个光斑都在两个四象限光电探测器的+y’轴部分，则证明平行光束1与第一六足平台10的默认笛卡尔坐标系的xoz面夹角为负，需要重新调整第一六足平台10的俯仰角度，以使角α进一步接近0°。

第三步：将平行光束1的偏摆角进行调节，使平行光束1与第一六足平台的yoz面夹角β为0°。调整方法为：调整第一六足平台10的偏摆角。图3是整个标定装置的俯视图。

判断方法为：每调整一步第一六足平台10的偏摆角后，重新调整第二六足平台11的位置，平行光束1同时穿过CQP中的两个四象限探测器的中心。确定平行光束1同时穿过CQP的第一四象限光电探测器7和第二四象限光电探测器4的中心后，使第一六足平台10沿着+z轴方向移动，移动距离为其在+z轴方向的最大行程。当第一六足平台10沿着+z轴方向移动最大行程后，此时再一次观察平行光束1在CQP上的第一四象限光电探测器7及第二四象限光电探测器4上的光斑位置情况。如果第一四象限光电探测器7上的光斑不在其中心和/或第二四象限光电探测器4上的光斑不在其中心，那么说明平行光束1的方向并不与第一六足平台10的默认笛卡尔坐标系的yoz面平行，需要重新调整第一六足平台10的偏摆角度，使之与第一六足平台的yoz面夹角β为0°。调整方向判断方法为：使第一六足平台10从原点沿+z轴方向移动到最大行程处后，观察光斑在CQP第一四象限探测器7和第二四象限探测器4上的光斑位置，若两个光斑都在两个四象限光电探测器的-x’轴部分，则证明平行光束1与第一六足平台10的默认笛卡尔坐标系的yoz面夹角为正，需要重新调整角β，以使角β进一步接近0°。若使第一六足平台10从原点沿+z轴方向移动到最大行程处后，观察光斑在CQP四象限探测器7和四象限探测器4上的光斑位置，若两个光斑都在两个四象限光电探测器的+x’轴部分，则证明平行光束1与第一六足平台10的默认笛卡尔坐标系的yoz面夹角为负，需要重新调整第一六足平台10的角β，以使角β进一步接近0°。

第四步：当已经分别对平行光束1与第一六足平台10的+z轴的俯仰角α和偏摆角度β分别校正为0°后，再一次验证平行光束1的方向是否与第一六足平台10的+z轴平行。验证方法为：将第一六足平台10在z轴的位置重新调整到原点o处，即位于z＝0处，重新调整第二六足平台11的位置变化，平行光束1同时穿过CQP中的两个四象限探测器的中心。确定平行光束1同时穿过CQP的第一四象限光电探测器7和第二四象限光电探测器4的中心后，使第一六足平台10沿着+z轴方向移动，移动距离为其在+z轴方向的最大行程。当第一六足平台10沿着+z轴方向移动最大行程后，此时再一次观察平行光束1在CQP上的第一四象限光电探测器7及第二四象限光电探测器4上的光斑位置情况。如果平行光束1的光斑不在CQP的两个四象限探测器的中心，那么说明平行光束1的方向并不与第一六足平台10的+z轴平行，需要重新调整第一六足平台10的俯仰角度α和偏摆角度β。如果平行光束1的光斑在CQP的两个四象限探测器的中心，那么说明平行光束1的方向与第一六足平台10的+z轴平行。

第五步：已经判断激光光源9发射出的平行光束1的空间指向与第一六足平台10的默认笛卡尔坐标系的+z轴重合，那么它的空间传播方向必然与第一六足平台10的默认笛卡尔坐标系的+x轴和+y轴垂直。此时保持第一六足平台10在+z方向的位置在原点处，确保平行光束1同时指向CQP的两个四象限探测器的中心，如图5所示。图4代表没有任何光线入射到两个四象限光电探测器上，四象限光电探测器在竖直方向向上为其+y轴方向，在水平方向向右为其+x轴方向，四象限探测器的中心原点用实心圆表示。

当有光线入射到第一四象限光电探测器7及第二四象限光电探测器4上时，在两个四象限光电探测器的感光面界面第一显示界面8和第二显示界面5上会形成光斑，如图5所示，两个光斑使用方形表示。图5中的两个四象限探测器的感光面中，有两个正方形光斑在感光面的中心原点处，代表平行光束1同时经过两个四象限探测器的正中心。

然后对CQP完成竖直方向的标定，开始沿第一六足平台10的y轴行程的+y轴方向在+y轴侧，移动第一六足平台10，每移动一次第一六足平台10，都需要在CQP的第一四象限探测器7及第二四象限探测器4上记录光斑的位置(CQP整套系统具备记录光斑位置的功能，即记录光斑位置这一功能属于现有技术)，同时记录第一六足平台10沿其+y轴方向上移动的实际距离。同理沿第一六足平台10的y轴行程的-y轴方向在-y轴侧，移动第一六足平台10，每移动一次第一六足平台10，都需要在CQP的第一四象限探测器7及第二四象限探测器4上记录光斑的位置，同时记录第一六足平台10沿其-y轴方向上移动的实际距离。这一沿y轴移动过程中保持第一六足平台10在z＝0的位置。

图6显示的是当第一六足平台10沿着+y轴的方向移动距离d1时，在第一四象限探测器7的第一显示界面8和第二四象限探测器4的第二显示界面5上的两个方形光斑所处的位置。

同理，当第一六足平台10沿着+y轴的方向移动距离d2时，在第一四象限探测器7的第一显示界面8和第二四象限探测器4的第二显示界面5上两个方形光斑所处的位置用图7表示。

当第一六足平台10沿着+y轴的方向移动距离d3时，在第一四象限探测器7的第一显示界面8和第二四象限探测器4的第二显示界面5上两个方形光斑所处的位置用图8表示。

当所有的+y方向的距离都被标定完成之后，按照同样的方法将两个四象限探测器的-y方向的位置也进行标记，这样就完成了对CQP的两个四象限探测器的y轴方向的标记。

第六步：同理，已经判断准直激光器9的空间指向与默认笛卡尔坐标系的z轴重合，与默认笛卡尔坐标系的x轴和y轴垂直后，按照步骤五中的操作方法，对CQP完成水平方向的标定。使准直激光器9沿第一六足平台10的x轴方向移动，沿第一六足平台10的x轴行程在+x轴侧和-x轴侧移动第一六足平台10(即移动准直激光器9、移动其出射的平行光束1)，这一沿x轴移动过程中保持第一六足平台10在z＝0的位置，使CQP上的两个四象限探测器对数据进行采集标记，记录此时CQP上两个感光面的光斑位置信息，并将其与第一六足平台10沿x轴的位置移动距离信息建立起对应关系。

第七步：根据S4记录的移动距离和光斑位置的对应关系，采用线性插值方法，换算出当空间中的任意光束照射到第一四象限光电探测器7和第二四象限光电探测器4中，光斑中心的位置距离第一四象限光电探测器7中心和第二四象限光电探测器4中心的横向距离和纵向距离，也就是获知光斑中心在第一四象限光电探测器7和第二四象限光电探测器4上的坐标，即在四象限探测器坐标系o'x'y'的坐标。

使用CQP上的两个四象限探测器采集到的数据，以及与之对应的平行光束1的位置信息，采用线性插值算法，换算出当空间中的任意光束照射到四象限光电探测器中，光斑中心的位置距离四象限探测器中心的x’轴方向和y’轴方向的距离，使CQP具备精确位置显示功能。四象限探测器中心为o’点，水平方向的轴为x’轴，竖直方向的轴为y’轴。具体的第一四象限光电探测器7坐标系为o₁'x₁'y₁'，第二四象限光电探测器4坐标系为o'₂x'₂y'₂。

由于在四象限探测器的y轴上有多对光斑点的位置信息已经被采集记录，并且每对光斑点的位置对应一个平行光束1的移动距离信息，通过插值算法处理，即可获得平行光束1移动到y轴上任意距离时，在第一四象限探测器7的第一显示界面8和第二四象限探测器4的第二显示界面5上的任意一对点，与空间任意位置光线的对应关系。即通过第一显示界面8和第二显示界面5上的光斑位置信息，可确定任意空间光线距离CQP的两个四象限探测器的中心所确定的空间光线的距离信息，即通过CQP上的两个四象限探测器的显示数字，即可反推出入射到CQP上的平行光束1所要调整的方向和距离。

本发明采用六足平台对CQP进行高精度尺寸标定，六足平台具有超高精度的位置移动能力，且具有超高精度的复位能力，同时位置移动可控，在使用六足平台对CQP所确定的空间光线进行标定时，不仅精度高，标定速度也很快。使用六足平台，并且采用上述标定方法对CQP进行标定时，既能满足对CQP标定的精确性要求，又能够保证标定过程的简单性，实验操作具有很好的可行性，同时标定的时间周期也会大大缩短。

Claims (6)

1.一种基于六足平台标定CQP确定的空间光线的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、调整第一六足平台(10)的俯仰角、调整第二六足平台(11)，使准直激光器(9)出射的平行光束(1)与第一六足平台(10)笛卡尔坐标系的xoz面平行，所述xoz面平行于水平面，所述准直激光器(9)位于第一六足平台(10)上，所述第二六足平台(11)上设有第一四象限光电探测器(7)和第二四象限光电探测器(4)；

S2、调整第一六足平台(10)的偏摆角、调整第二六足平台(11)，使准直激光器(9)出射的平行光束(1)与第一六足平台(10)的yoz面平行；

S3、通过调整第二六足平台(11)，并且沿第一六足平台(10)的z轴行程调整第一六足平台(10)，确认准直激光器(9)出光方向与第一六足平台(10)的z轴平行；

S4、确认平行光束(1)同时指向第一四象限光电探测器(7)和第二四象限光电探测器(4)的中心，然后通过沿第一六足平台(10)在y轴行程和x轴行程移动准直激光器(9)，记录准直激光器(9)的移动距离，记录第一四象限光电探测器(7)上光斑位置和第二四象限光电探测器(4)上光斑位置；

S5、计算拟合第一四象限光电探测器(7)上光斑位置、第二四象限光电探测器(4)上光斑位置和平行光束(1)位置的对应函数关系；

S6、确定平行光束(1)的调整方式，具体为：待调整的平行光束(1)照射到CQP上，根据S5得到的函数关系、根据第一四象限光电探测器(7)和第二四象限光电探测器(4)上显示的光斑位置信息，能够确定待调整的平行光束(1)需要调整的方向和距离。

2.如权利要求1所述的一种基于六足平台标定CQP确定的空间光线的方法，其特征在于，所述S1中判断平行光束(1)与xoz面平行的方法、S2判断平行光束(1)与yoz面平行的方法和S3中平行光束(1)与z轴平行的方法均为：

调整第一六足平台(10)，调整第二六足平台(11)，使平行光束(1)入射到第一四象限光电探测器(7)和第二四象限光电探测器(4)的中心，然后沿第一六足平台(10)的z轴行程调整第一六足平台(10)，观察第一四象限光电探测器(7)和第二四象限光电探测器(4)上的光斑是否偏离中心，若不偏离中心则第一六足平台(10)调整完成，否则重新调整第一六足平台(10)。

3.如权利要求1所述的一种基于六足平台标定CQP确定的空间光线的方法，其特征在于，所述S1和S2均包括如下步骤：

调整第二六足平台(11)使平行光束(1)入射到第一四象限光电探测器(7)和第二四象限光电探测器(4)的中心，然后调整第一六足平台(10)，每调整一步第一六足平台(10)的俯仰角或偏摆角后，重新调整第二六足平台(11)使平行光束(1)入射到第一四象限光电探测器(7)和第二四象限光电探测器(4)的中心。

4.如权利要求1所述的一种基于六足平台标定CQP确定的空间光线的方法，其特征在于，所述S3为：将第一六足平台(10)调整到z=0处，调整第二六足平台(11)使平行光束(1)同时入射到第一四象限光电探测器(7)和第二四象限光电探测器(4)的中心；使第一六足平台(10)沿着+z轴方向移动至+z轴方向的最大行程，此时观察平行光束(1)在第一四象限光电探测器(7)及第二四象限光电探测器(4)上的光斑位置情况，如果仍位于四象限光电探测器中心，则平行光束(1)的方向与第一六足平台(10)的z轴平行，否则返回S1或S2。

5.如权利要求1所述的一种基于六足平台标定CQP确定的空间光线的方法，其特征在于，所述S4包括：

确认平行光束(1)同时指向第一四象限光电探测器(7)和第二四象限光电探测器(4)的中心，确认第一六足平台(10)在z=0的位置；

沿第一六足平台(10)的y轴行程在+y轴侧移动第一六足平台(10)，记录第一四象限光电探测器(7)上光斑位置和第二四象限光电探测器(4)上光斑位置；

沿第一六足平台(10)的y轴行程在-y轴侧移动第一六足平台(10)，记录第一四象限光电探测器(7)上光斑位置和第二四象限光电探测器(4)上光斑位置；

沿第一六足平台(10)的x轴行程在+x轴侧移动第一六足平台(10)，记录第一四象限光电探测器(7)上光斑位置和第二四象限光电探测器(4)上光斑位置；

沿第一六足平台(10)的x轴行程在-x轴侧移动第一六足平台(10)，记录第一四象限光电探测器(7)上光斑位置和第二四象限光电探测器(4)上光斑位置。

6.如权利要求1所述的一种基于六足平台标定CQP确定的空间光线的方法，其特征在于，所述S5为：根据S4记录的移动距离和光斑位置的对应关系，采用线性插值方法，换算出当空间中的任意光束照射到第一四象限光电探测器(7)和第二四象限光电探测器(4)上，光斑中心位置在四象限光电探测器坐标系中的坐标。