CN104765160B - 一种光束方位校准系统及校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光束方位校准系统，包括第一光学镜、第二光学镜、第三光学镜、第四光学镜和光楔，光束先后经过第一光学镜和第二光学镜的反射后，从第四光学镜上方或下方经过，并经由第三光学镜与第四光学镜反射后从第三光学镜下方或上方射至光楔，所述光楔的两个反射表面倾斜于入射光束方向；包括两个光接收装置，用于接收经光楔的两个反射表面反射后的光束；所述第二光学镜和第四光学镜为可调光学镜。本发明还公开了上述校准系统的校准方法。本发明的光束校准系统和校准方法具有光束方位自动实时校准功能，可作为各种激光精密应用系统的前置系统使用。应用本系统能够记录正常工作光路的状态，实现快速精确的光路恢复。

Description

一种光束方位校准系统及校准方法

技术领域

本发明属于光电技术领域，具体涉及一种光束的方位校准系统及其校准方法。

背景技术

在激光技术应用领域，如自由空间光通信、激光精密测量、激光生物医学等应用领域中，对激光束的方向、方位稳定性都有较高的要求。

对于精密的激光应用，由于激光器谐振腔存在温度形变、传输路径上光学元件的不稳定性以及各种环境扰动因素的影响，激光束始终会出现微量的方位偏移，包括角度偏移和平行偏移。当偏移量较大时，会严重影响后续系统的工作稳定性。

此外，在实际工作中常常需要在改换的工作环境中重新恢复光学系统的光路，对大型光学系统而言，精确的光路恢复工作非常耗时耗力。

如何有效的对光学系统进行方便、快速、精确地校准，一直是激光技术应用领域或光机电技术领域研究的重点和热点。在现有的光束方位校准的技术方案中，精准和便捷往往不能同时兼备，复杂的光学系统虽然精准，但通常不能做到快速、方便地进行光路的校准或恢复，且一般成本高昂；简单的光学系统虽然顾及了后者，但又往往不够精准，现有的方案大大制约了激光在具有精密指向要求的领域中的应用。

发明内容

本发明目的在于解决上述问题，提供一种新的光束校准系统及校准方法。

为实现本发明的目的所采用的技术方案之一为：一种光束方位校准系统，包括第一光学镜、第二光学镜、第三光学镜、第四光学镜和光楔，光束先后经过第一光学镜和第二光学镜的反射后，从第四光学镜上方或下方经过，并经由第三光学镜与第四光学镜反射后从第三光学镜下方或上方射至光楔，所述光楔的两个反射表面倾斜于入射光束方向；包括两个光接收装置，分别用于接收经光楔的两个反射表面反射后的光束；所述第二光学镜为可调光学镜，可沿入射第二光学镜的光束的方向做往复平移，并可在水平面内转动；所述第四光学镜为可调光学镜，可沿出射第四光学镜的光束的方向做往复平移，并可在竖直平面内转动。

针对本发明所述的“方位”校准，其意义为，假设透射光需经过光阑D1、D2并最终进入后续的工作系统，光阑D1、D2所确定的直线便是我们需要校正的特定目标的方向，区别于现有技术中无位置要求的一般几何方向定义。

进一步改进的，还包括控制器，用于分别控制第二光学镜和第四光学镜的运动；第二光学镜和第四光学镜均各自连接有转动电机和电控平移台，控制器通过驱动转动电机和电控平移台来控制第二反射镜和第四反射镜的运动。

进一步改进的，控制器与两个光接收装置连接，光接收装置用于监测光楔两个反射表面所反射光束的光斑中心偏移信息并传输给控制器，控制器根据光斑中心偏移信息自动调节第二光学镜和第四光学镜，以校准光束的出射方位。

进一步改进的，所述第一、第二、第三、第四光学镜为反射镜，其他类似可改变光学传播方向的光学镜装置亦可。

进一步改进的，所述第一和第三光学镜为固定设置。

进一步改进的，所述从本校准系统出射的光束方向平行于入射本校准系统的光束方向。

进一步改进的，所述光接收装置为挡光屏、面阵光电探测器、四象限探测器或具有光信号接收端的显示器。

进一步改进的，所述光接收装置为挡光屏、面阵光电探测器或具有光信号接收端的显示器，如CMOS相机。所述光接收装置上具有划分成正交坐标系4个象限的接收区，其坐标系原点位置为中心坐标位置。不同光接收装置可用于不同的校准场合。

进一步改进的，第二光学镜和第三光学镜位于同一操作平面上，第四光学镜的高度低于第二和第三光学镜。

进一步改进的，所述平移台为高精度电控平移台；所述转动电机为高精度步进电机。

进一步改进的，还包括上位机，如PC电脑等，上位机与控制器连接，用于可视化通讯控制、界面操作或辅助进行光斑图像去噪及偏移量计算。

为实现本发明的目的所采用的技术方案之二为：一种光束方位校准方法，包括第一光学镜、第二光学镜、第三光学镜、第四光学镜、光楔、光接收装置和控制器，该方法包括以下步骤：

A、首先人工调整第二光学镜、第四光学镜使光束准确通过两光阑，此时由光接收装置检测的光楔反射光的光斑中心位置为初始光斑中心位置；

B、将光束先后经过第一光学镜和第二光学镜的反射后，从第四光学镜上方或下方经过，并经由第三光学镜与第四光学镜反射后从第三光学镜下方或上方射至光楔，光楔两个反射表面所反射的光束均用光接收装置接收；

C、光接收装置实时检测所接收光束的光斑中心的偏移信息，并将偏移信息传输给控制器；

D、控制器根据偏移信息控制第二光学镜和第四光学镜做平移或转动，以改变光楔两个反射表面所反射光束的光斑中心偏移位置；

所述光接收装置具有两个，分别用于检测光楔两个反射表面所反射光束的光斑中心的偏移信息，两个光接收装置与光楔反射点距离不同。

进一步改进的，控制第二光学镜和第四光学镜做转动，使两个光接收装置各自检测的偏移信息趋向于相同，并减少所述光斑中心的偏移量；控制第二光学镜做平移，可改变所述光斑中心在水平方向上的偏移位置；控制第四光学镜做平移，可改变所述光斑中心在竖直方向上的偏移位置。

进一步改进的，所述光接收装置为面阵光电探测器，控制器根据光接收装置检测到的光斑光强分布信息计算所述光斑中心的偏移量大小，并根据偏移量大小自动控制第二光学镜和第四光学镜以校准光束的出射方位。

进一步改进的，所述偏移量大小的计算方法包括以下两种计算方法之一或全部：

计算方法一、快速定位算法：

其中，Δx、Δy为所述光斑中心在X和Y坐标上的偏移量，S_Ⅰ、S_Ⅱ、S_Ⅲ、S_Ⅳ分别为所述光斑中心落在对探测器感光面所划分的四个象限上的面积，可通过对四个象限分别进行强度值求和得到；k为常系数；

计算方法二、精确定位算法：

其中，即为计算得到的光斑中心坐标值，I(x_i,y_i)为探测器感光面上第i个像素元获得的光强，x_i、y_i为第i个像素元的坐标值；

当共同包括快速定位算法和精确定位算法时，该两种计算方法可自由切换使用。

进一步改进的，在所述精确定位算法在计算偏移量之前，先对光接收装置检测到的光斑图像信息进行去噪处理。

为实现本发明的目的所采用的技术方案之三为：一种用于上述校准系统的校准方法，包括以下步骤：

a、两个光接收装置分别实时监测光楔两个反射表面所反射光束的光斑偏移信息，光斑偏移信息由光斑中心坐标与初始中心坐标计算得到，利用所述光斑偏移信息以及两个光接收装置的光程差实时计算光束在水平及竖直方向的角度偏移量；

b、控制第二光学镜和/或第四光学镜转动，减少所述光束的角度偏移量；

c、循环步骤a、b，使所述角度偏移量不断减小至最小或低于误差容限；

d、利用所述光斑中心坐标和初始中心坐标，实时计算光束在水平方向上的横向偏移量以及光束在垂直方向上的竖向偏移量；

e、调节第二光学镜和/或第四光学镜平移，减小光束的横向及竖向偏移量；

f、循环步骤d、e，使所述横向及竖向偏移量减至最小或低于误差容限。

本发明相对于现有技术的有益效果有：

1、本发明提供了一种新的光路校准方案，区别于现有的其他光束方向校正或对准(单靶)技术，我们采用基于转镜平移法的双靶校准光路。

2、由于将敏感的角度偏转量转化为不敏感的平移量，使用同等器件前提下，调节精度比之只利用转镜的方法将得到显著提高。故而本系统校准光路简洁，对于单靶对准应用可做到非常高的精确度，对于方位偏移校正(双靶)应用，平移法也可一定程度上弥补普通转动电机角度调节精度的不足。

3、将光楔引入到光束校准的思路中，对于由初始确定的光束方位，两个光接收装置所记录的光楔两个反光表面所反射光的光斑中心位置可唯一反映光束的方位(两点确定一条直线)。若入射光束方位发生偏移，两探测器上的光斑中心也发生相应的偏移。

4、本发明具有光束方位自动实时校准功能，可作为各种激光精密应用系统的前置系统使用。应用本系统能够记录正常工作光路的状态，实现快速精确的光路恢复。

5、本发明具有多种光束校正算法，即快速定位算法和精确定位算法，前者快速但精准不如后者，后者精准但校准速度不如前者，可根据不同的场合需求方便切换使用。

附图说明

图1为本发明光束方位校准系统的一种实施例的结构连接俯视示图

图2为本发明实施例中光学镜相互位置关系的侧视图

图3为本发明实施例中光接收装置所接收光斑的一种举例图像

图4为本发明实施例中光接收装置所接收光斑的另一种举例图像

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

实施例一：

本实施例的一种光束方位校准系统，包括第一光学镜、第二光学镜、第三光学镜、第四光学镜和光楔，光束先后经过第一光学镜和第二光学镜的反射后，从第四光学镜上方或下方经过，并经由第三光学镜与第四光学镜反射后从第三光学镜下方或上方射至光楔，所述光楔的两个反射表面倾斜于入射光束方向；包括两个光接收装置，分别用于接收经光楔的两个反射表面反射后的光束；所述第二光学镜为可调光学镜，可沿入射第二光学镜的光束的一侧做往复平移，并可在水平面内转动；所述第四光学镜为可调光学镜，可沿出射第四光学镜的光束的一侧做往复平移，并可在竖直平面内转动。所述第一、第二、第三、第四光学镜为反射镜，所述第一和第三光学镜为固定设置。所述光接收装置为显示器的接收端，显示器将接收到的光斑显示在屏幕上，屏幕上具有划分成正交坐标系4个象限，其坐标系原点位置为中心坐标位置。

本实施例是一种简单的应用方案，通过观察光斑在屏幕上的光斑偏移情况来手动调节第二、第四光学镜的平移或转动，使屏幕上的光斑恢复中心坐标位置，起到校准的作用。本实施例属于初级的应用，并可用于后续改进的实施例方案中。

实施例二：

如图1和图2所示，本实施例的一种光束方位校准系统，所述光学镜采用反射镜，包括第一反射镜M1、第二反射镜M2、第三反射镜M3、第四反射镜M4，采用光楔W作为分光元件，所述两个光接收装置采用两个CMOS探测器C1、C2，分别用于接收经光楔的两个反射表面反射后的光束。光楔W的反射光路中选择性放置衰减片F，以控制进入探测器C1和C2的光强，避免出现接收饱和。

第一反射镜M1和第三反射镜M3为固定反射镜，第二反射镜M2、第四反射镜M4为可调反射镜，其中第二反射镜M2可在XY平面内旋转，可沿Y方向平移，第四反射镜M4可在XZ平面旋转，可沿X方向平移。图中D1、D2为定位光阑。还包括控制器10和计算机20。

激光(Laser)进入系统，先后经过第一反射镜M1、第二反射镜M2、第三反射镜M3、第四反射镜M4的反射后，入射光楔W，其中大部分光能透射光楔W，小部分光能被光楔W的两个反射面反射并被两个不同位置的CMOS探测器C1，C2。

透射光经过光阑D1、D2并最终进入后续的工作系统，光阑D1、D2所确定的直线便是我们需要校正的特定目标方向，为区别于无位置要求的一般几何方向定义，此处称之为光束方位校准。

系统首次工作前，首先人工调整第二反射镜M2、第四反射镜M4使光束准确通过两光阑，此时由CMOS探测器C1，C2所记录的光楔反射光的光斑中心位置为初始光斑中心位置，此时即唯一反映了光阑D1、D2的位置(两点确定一条直线)。若入射光束方位发生偏移，两探测器上的光斑中心也相应发生偏移。

系统工作时，CMOS探测器C1和C2上实时测得的光强分布信息输入到基于单片机开发的控制器10，控制器10通过光斑中心偏移量信息实时反馈控制第二反射镜M2和第四反射镜M4的偏转或平移，使出射光束能实时自动校准恢复原方位。

在图1中，在光束准确通过光阑D1、D2时，探测器C1、C2记录的光斑中心位置即反映了D1、D2(双靶)所确定的光束方位。当光束发生偏移时，便可由上述获得的偏移量信息反馈控制可调反射镜调节光束方位，当C1、C2上的光斑中心回到初始记录的位置，光束也就恢复到D1、D2确定的原方位。

区别于已见公开或报道的其他光束方向校正或对准(单靶)技术，本实施例采用基于转镜平移法的双靶校准光路。图1中第二反射镜M2和第四反射镜M4都分别由步进电机和电控平移台驱动(在其他实施例中，可采用例如压电陶瓷振镜和纳米平移台等较昂贵的器件，可获得更高的调节精度，但成本相对较高)，其中第二反射镜M2可控制在XY平面水平偏转，并可沿光束方向(Y方向)平移；第四反射镜M4则可控制在XZ平面竖直偏转，并可沿光束方向(X方向)平移。

在XY平面上(图1)光束与第二反射镜M2呈约90度反射，第四反射镜M4比第二反射镜M2和第三反射镜M3的位置略低，如图2所示。

第二反射镜M2的平移可使光束产生水平方向平行位移。另一方面，在XY平面上(图1)光束于第四反射镜M4基本沿原路返回，故第四反射镜M4的平移只会使光束产生竖直方向的平行位移。

第二反射镜M2的平移在校正光束的水平方向平移量的同时，第四反射镜M4的平移对竖直方向的平移量有调节作用，水平与竖直两个方向的平移量可以分别独立校准，因此基于上述校准流程可以对水平和竖直方向的角度、平行偏移量进行准确校正。

实施例三：

本实施例三为一种光束方位的校准方法，实施例二可结合本实施例三成为更优选的实施方案。

本实施例三的光束方位的校准方法，包括第一光学镜、第二光学镜、第三光学镜、第四光学镜、光楔、光接收装置和控制器，该方法包括以下步骤：

A、首先人工调整第二光学镜、第四光学镜使光束准确通过两光阑，此时由光接收装置检测的光楔反射光的光斑中心位置为初始光斑中心位置；

B、将光束先后经过第一光学镜和第二光学镜的反射后，从第四光学镜上方或下方经过，并经由第三光学镜与第四光学镜反射后从第三光学镜下方或上方射至光楔，光楔两个反射表面所反射的光束均用光接收装置接收；

C、光接收装置实时检测所接收光束的光斑中心的偏移信息，并将偏移信息传输给控制器；

D、控制器根据偏移信息控制第二光学镜和第四光学镜做平移或转动，以改变光楔两个反射表面所反射光束的光斑中心偏移位置；

对于上述步骤所述的方案，所述光接收装置具有两个，分别用于检测光楔两个反射表面所反射光束的光斑中心的偏移信息，两个光接收装置与光楔反射点距离不同。

控制第二光学镜和第四光学镜做转动，使两个光接收装置各自检测的偏移信息趋向于相同，并减少所述光斑中心的偏移量；控制第二光学镜做平移，可改变所述光斑中心在水平方向上的偏移位置；控制第四光学镜做平移，可改变所述光斑中心在竖直方向上的偏移位置。重复控制第二光学镜平移和第四光学镜平移，以减少所述光斑中心的偏移量。

所述光接收装置为面阵光电探测器，控制器根据光接收装置检测到的光斑光强分布信息计算所述光斑中心的偏移量大小，并根据偏移量大小自动控制第二光学镜和第四光学镜以校准光束的出射方位。

要对光束(激光束)实现实时的方位校准，首先要对其进行定位。参考图1所示的光路原理可知，对激光束定位实际上是要确定两个探测器上的光斑中心坐标。我们采用CMOS作为探测器，可以获得绝对位置信息以及全面的光强横向分布信息。

另外，考虑到不同的应用需求，系统中采用两套不同的定位算法，使用中两套算法可自由切换。

(1)第一套算法为快速定位算法，由基于单片机的控制器进行运算，用于精度要求不高但实时速度要求高的场合。此处将CMOS像面看作四象限探测器的像面进行运算处理。

如图3所示，把CMOS像素阵列分为四个象限，落在其上的光斑也被分为四部分，其面积分别标为S_Ⅰ、S_Ⅱ、S_Ⅲ、S_Ⅳ。这四部分光斑面积的大小反映了光斑中心对于感光面中心(四个象限的原点)偏移量的信息。对四个象限分别进行像素灰度值求和，得到的值分别正比于四部分光斑面积，而光斑中心偏移量Δx和Δy则可表示为以下计算公式：

式中k为常系数(对于确定的光源，该系数是确定的，对不同的光源需要校准系数k)。此算法计算速度较快，采用间隔取点的方式可进一步提高处理速度。

(2)第二套算法为精确定位算法，用于精度要求高但实时速度要求不高的场合。优选由上位机(如图1所示的计算机20)进行运算，上位机与控制器通讯连接。计算公式为：

其中，即为计算得到的光斑中心坐标值，I(x_i,y_i)为探测器感光面上第i个像素元获得的光强，x_i、y_i为第i个像素元的坐标值。

上述(2)式的一阶矩计算方法适合单模及多模分布的情形。此方法能够充分利用CMOS传感器获得的光强分布信息，对光斑落在感光面上的任意情形均可获得精确的光斑中心坐标信息。如对于图4所示情形，第一套定位法无法获得光斑中心坐标，而此方法则不受限制，这是此方法的优点之一。

第二套算法的优选方案是，由于探测器检测到的实际光斑强度分布图像中通常存在噪声，对光斑分析有一定影响。故在定位计算前，可先利用空间域稀疏约束算法进行去噪处理。具体而言，先对光斑图像进行稀疏主成分分析，得到小波滤波器组，借助其将图像变换到小波域，并进行阈值化处理，最后再进行逆小波变换。对不同的光源只需在更换光源初始进行一次稀疏主成分分析即可。去噪处理后的光斑图像质量将得到明显改善，但不会改变原光斑特征。随后，再采用(2)式所示的一阶矩计算光斑中心坐标偏移量。

实施例四：

本实施例四为一种应用于上述实施例的校准方法，本实施例四可结合之前的实施例二或实施例三形成更优的实施方案。

本实施例一种光束方位的校准方法，包括以下步骤：

a、两个光接收装置分别实时监测光楔两个反射表面所反射光束的光斑偏移信息，光斑偏移信息由光斑中心坐标与初始中心坐标计算得到，利用所述光斑偏移信息以及两个光接收装置的光程差实时计算光束在水平及竖直方向的角度偏移量；

b、控制第二光学镜和/或第四光学镜转动，减少所述光束的角度偏移量；

c、循环步骤a、b，使所述角度偏移量不断减小至最小或低于误差容限；

d、利用所述光斑中心坐标和初始中心坐标，实时计算光束在水平方向上的横向偏移量以及光束在垂直方向上的竖向偏移量；

e、调节第二光学镜和/或第四光学镜平移，减小光束的横向及竖向偏移量；

f、循环步骤d、e，使所述横向及竖向偏移量减至最小或低于误差容限。

对于只需单靶对准的应用场合，只需循环执行上述步骤d-f即可实现精确的对准。且由于将敏感的角度偏转量转化为不敏感的平移量，使用同等器件前提下，调节精度比之只利用转镜的方法将得到显著提高。本系统校准光路简洁，对于单靶对准应用可做到非常高的精确度，对于方位偏移校正(双靶)应用，平移法也可在较大程度上弥补了普通步进电机角度调节精度的不足。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种光束方位校准系统，其特征在于：

包括第一光学镜、第二光学镜、第三光学镜、第四光学镜和光楔，光束先后经过第一光学镜和第二光学镜的反射后，从第四光学镜上方或下方经过，并经由第三光学镜与第四光学镜反射后从第三光学镜下方或上方射至光楔，所述光楔的两个反射表面倾斜于入射光束方向；

包括两个光接收装置，分别用于接收经光楔的两个反射表面反射后的光束；

所述第二光学镜为可调光学镜，可沿入射第二光学镜的光束的方向做往复平移，并可在水平面内转动；

所述第四光学镜为可调光学镜，可沿出射第四光学镜的光束的方向做往复平移，并可在竖直平面内转动。

2.根据权利要求1所述的校准系统，其特征在于：还包括控制器，用于分别控制第二光学镜和第四光学镜的运动；第二光学镜和第四光学镜均各自连接有转动电机和电控平移台，控制器通过驱动转动电机和电控平移台来控制第二反射镜和第四反射镜的运动。

3.根据权利要求2所述的校准系统，其特征在于：控制器与两个光接收装置连接，光接收装置用于监测光楔两个反射表面所反射光束的光斑中心偏移信息并传输给控制器，控制器根据光斑中心偏移信息自动调节第二光学镜和第四光学镜，以校准光束的出射方位。

4.根据权利要求1所述的校准系统，其特征在于：所述光接收装置为挡光屏、面阵光电探测器、四象限探测器或具有光信号接收端的显示器。

5.一种光束方位校准方法，其特征在于，包括第一光学镜、第二光学镜、第三光学镜、第四光学镜、光楔、光接收装置和控制器，该方法包括以下步骤：

A、首先人工调整第二光学镜、第四光学镜使光束准确通过两光阑，此时由光接收装置检测的光楔反射光的光斑中心位置为初始光斑中心位置；

B、将光束先后经过第一光学镜和第二光学镜的反射后，从第四光学镜上方或下方经过，并经由第三光学镜与第四光学镜反射后从第三光学镜下方或上方射至光楔，光楔两个反射表面所反射的光束均用光接收装置接收；

C、光接收装置实时检测所接收光束的光斑中心的偏移信息，并将偏移信息传输给控制器；

D、控制器根据偏移信息控制第二光学镜和第四光学镜做平移或转动，以改变光楔两个反射表面所反射光束的光斑中心偏移位置；

所述光接收装置具有两个，分别用于检测光楔两个反射表面所反射光束的光斑中心的偏移信息，两个光接收装置与光楔反射点距离不同。

6.根据权利要求5所述的校准方法，其特征在于：控制第二光学镜和第四光学镜做转动，使两个光接收装置各自检测的偏移信息趋向于相同，并减少所述光斑中心的偏移量；

控制第二光学镜做平移，可改变所述光斑中心在水平方向上的偏移位置；控制第四光学镜做平移，可改变所述光斑中心在竖直方向上的偏移位置。

7.根据权利要求6所述的校准方法，其特征在于：所述光接收装置为面阵光电探测器，控制器根据光接收装置检测到的光斑光强分布信息计算所述光斑中心的偏移量大小，并根据偏移量大小自动控制第二光学镜和第四光学镜以校准光束的出射方位。

8.根据权利要求7所述的校准方法，其特征在于：所述偏移量大小的计算方法包括以下两种计算方法之一或全部：

计算方法一、快速定位算法：

$\mathrm{\Δ}x=k\frac{S_I+S_{IV}-S_{II}-S_{III}}{S_I+S_{II}+S_{III}+S_{IV}},\mathrm{\Δ}y=k\frac{S_I+S_{II}-S_{III}-S_{IV}}{S_I+S_{II}+S_{III}+S_{IV}}$

其中，Δx、Δy为所述光斑中心在X和Y坐标上的偏移量；S_Ⅰ、S_Ⅱ、S_Ⅲ、S_Ⅳ分别为所述光斑中心落在对探测器感光面所划分的四个象限上的面积，k为常系数；

计算方法二、精确定位算法：

$\stackrel{\‾}{x}=\frac{\underset{i}{\Σ}I(x_i,y_i)x_i}{\underset{i}{\Σ}I(x_i,y_i)},\stackrel{\‾}{y}=\frac{\underset{i}{\Σ}I(x_i,y_i)y_i}{\underset{i}{\Σ}I(x_i,y_i)}$

其中，即为计算得到的光斑中心坐标值，I(x_i,y_i)为探测器感光面上第i个像素元获得的光强，x_i、y_i为第i个像素元的坐标值；

当共同包括快速定位算法和精确定位算法时，该两种计算方法可自由切换使用。

9.根据权利要求8所述的校准方法，其特征在于：在使用所述精确定位算法计算偏移量之前，先对光接收装置检测到的光斑图像信息进行去噪处理。

10.一种用于权利要求3所述校准系统的校准方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、两个光接收装置分别实时监测光楔两个反射表面所反射光束的光斑偏移信息，光斑偏移信息由光斑中心坐标与初始中心坐标计算得到，利用所述光斑偏移信息以及两个光接收装置的光程差实时计算光束在水平及竖直方向的角度偏移量；

b、控制第二光学镜和/或第四光学镜转动，减少所述光束的角度偏移量；

c、循环步骤a、b，使所述角度偏移量不断减小至最小或低于误差容限；

d、利用所述光斑中心坐标和初始中心坐标，实时计算光束在水平方向上的横向偏移量以及光束在垂直方向上的竖向偏移量；

e、调节第二光学镜和/或第四光学镜平移，减小光束的横向及竖向偏移量；

f、循环步骤d、e，使所述横向及竖向偏移量减至最小或低于误差容限。