【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于激光标定，更具体地，涉及一种真空室成像的非接触式的激光标定系统。
技术介绍
1、在托卡马克装置、仿星器及真空放电装置上，常使用高速相机对放电等离子体经过的特定局域位置进行拍摄，记录放电等离子体图像。在托卡马克装置运行前，需要对相机的空间观测位置及焦平面进行标定。由于使用的高速相机具有景深浅的特点，很难在特定局域位置、无明显参照物的情况下进行定位和定焦。
2、目前常用做法是在装置封真空前，于目标观测位置处放置标定靶板，然后进行高速相机的定位和定焦操作。然而，这种操作具有很大的局限性，例如，侵入式操作导致保持装置真空状态的时间及经济成本增加，引入易吸附于真空室壁且不易去除的含氧气体。此外，在装置运行期间，一旦相机观测位置发生变化将无法及时标定观测视场。由于激光具有方向性强，亮度高和单色性等特点，因此，激光可用于真空室内高速相机观测视场的定位和定焦。然而，激光的强准直性和方向性使其很难从侧面观测到激光光路。将激光定位应用于真空室内高速相机观测视场的定位和定焦时，还需要在真空室内设置辅助定位的光路显示装置。
3、综上所述，在现有技术中对高速相机观测视场的定位和定焦，若采用侵入式操作会导致保持装置真空状态的时间及经济成本增加，若采用激光定位，则需要在真空室内设置光路显示装置，会影响真空装置内的反应。
技术实现思路
1、针对相关技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供了一种真空室成像的非接触式的激光标定系统，旨在解决现有技术中对高速相机观测视场的定位和定焦存在
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种真空室成像的非接触式的激光标定系统，包括光路系统、示踪粒子发生装置、图像采集装置、数据分析及控制系统；
3、所述光路系统用于产生激光束并使所述激光束在所述真空室的预设区域形成空间光束坐标系和定位点；
4、所述示踪粒子发生装置用于向真空室内喷射示踪粒子，所述示踪粒子对所述激光束折射和反射以显示所述空间光束坐标系和定位点；其中，示踪粒子不包含氧元素；
5、所述图像采集装置用于采集所述示踪粒子显示的所述空间光束坐标系及定位点的图像数据，并传输至所述数据分析及控制系统；
6、所述数据分析及控制系统用于根据所述图像数据控制所述图像采集装置调整旋转角度和调节焦距以使所述图像采集装置聚焦和定位。
7、可选的，所述光路系统包括激光发生器和多个分束镜和反射镜；
8、所述激光发生器用于产生激光束；
9、所述分束镜用于将激光束分束形成水平激光束和垂直激光束，所述反射镜用于反射所述水平激光束和垂直激光束，在所述真空室的预设区域相交形成空间光束坐标系和定位点。
10、可选的，所述光路系统包括多个激光发生器；
11、所述激光发生器设置在所述真空室的透光孔处，分别产生垂直、水平和具有倾斜预设角度的激光束；水平激光束和垂直激光束在所述真空室的预设区域相交形成空间光束坐标系，具有倾斜预设角度的激光束分别与水平激光束和垂直激光束相交形成定位点。
12、可选的，所述数据分析及控制系统还用于为所述脉冲激光束发生器、图像采集装置及示踪粒子发生装置提供触发信号，以使所述激光标定系统同步运行。
13、可选的，所述示踪粒子发生装置包括低温液体储存设备和低温雾化喷嘴，所述低温雾化喷嘴与所述低温液体储存设备通过管道连接；
14、所述低温液体储存设备用于储存和运输液化的示踪粒子，所述低温液体为示踪粒子液化生成；
15、所述低温雾化喷嘴设置在所述真空室的预设区域的正上方和左侧，用于将低温且雾化的示踪粒子喷入所述真空室的预设区域。
16、可选的，所述示踪粒子具有低温为液态和常温为气态的物理性质，并且不易吸附真空室壁。
17、可选的，所述示踪粒子采用液氮或者环丁烷。
18、通过本专利技术所构思的以上技术方案，与现有技术相比，能够取得以下有益效果：
19、1、本专利技术提供了一种真空室成像的非接触式的激光标定系统，通过激光和示踪粒子结合，显示空间光束坐标系，对图像采集装置进行定位和聚焦，减少了侵入式标定引入的杂质，减轻对装置真空状态的破坏及真空室壁的污染，是一种良好的非接触式标定。
20、2、本专利技术提供了一种真空室成像的非接触式的激光标定系统，可实现对无实物参照的局域空间进行定位及定焦，并具有在线标定及调节能力，通过算法反馈给高速相机待调整偏转角度及待调整焦距信息，实现高速相机的在线标定；在托卡马克装置、仿星器及真空放电装置实验期间，对特定局域位置进行拍摄，记录放电等离子体图像，并可在装置每炮实验的间隔期间执行快速定位定焦功能。
21、3、本专利技术提供了一种真空室成像的非接触式的激光标定系统，针对典型的真空气体放电装置，选择了不含氧元素的示踪粒子，不易污染真空室且易被抽走，极大减少了装置维持连续真空状态的时间成本和经济成本。
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1.一种真空室成像的非接触式的激光标定系统，其特征在于，包括光路系统、示踪粒子发生装置、图像采集装置、数据分析及控制系统；
2.如权利要求1所述的激光标定系统，其特征在于，所述光路系统包括激光发生器和多个分束镜和反射镜；
3.如权利要求1所述的激光标定系统，其特征在于，所述光路系统包括多个激光发生器；
4.如权利要求2或3任一所述的激光标定系统，其特征在于，所述数据分析及控制系统还用于为所述脉冲激光束发生器、图像采集装置及示踪粒子发生装置提供触发信号，以使所述激光标定系统同步运行。
5.如权利要求1所述的激光标定系统，其特征在于，所述示踪粒子发生装置包括低温液体储存设备和低温雾化喷嘴，所述低温雾化喷嘴与所述低温液体储存设备通过管道连接；
6.如权利要求5所述的激光标定系统，其特征在于，所述示踪粒子具有低温为液态和常温为气态的物理性质，并且不易吸附真空室壁。
7.如权利要求6所述的激光标定系统，其特征在于，所述示踪粒子采用液氮或者环丁烷。
【技术特征摘要】
1.一种真空室成像的非接触式的激光标定系统，其特征在于，包括光路系统、示踪粒子发生装置、图像采集装置、数据分析及控制系统；
2.如权利要求1所述的激光标定系统，其特征在于，所述光路系统包括激光发生器和多个分束镜和反射镜；
3.如权利要求1所述的激光标定系统，其特征在于，所述光路系统包括多个激光发生器；
4.如权利要求2或3任一所述的激光标定系统，其特征在于，所述数据分析及控制系统还用于为所述脉冲激光束发生器、图像采集装置...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨州军，雷驰，喻泽志，高丽，王能超，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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