一種用於雷射振鏡系統的十字線增量標定方法
2023-06-06 01:14:01
一種用於雷射振鏡系統的十字線增量標定方法
【專利摘要】一種用於雷射振鏡系統的十字線增量標定方法，採用十字線增量掃描、光學傳感器測量分析的方法，不需要傳統的標定板，只需要結構簡單的自動化測量裝置，在保證了標定精度的情況下，有效地降低了人為因素的影響，減少了工作量；同時，可以很好地適用於大尺寸平面的標定。
【專利說明】一種用於雷射振鏡系統的十字線增量標定方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及雷射振鏡系統【技術領域】，具體涉及一種用於雷射振鏡系統的十字線增量標定方法。
【背景技術】
[0002]雷射振鏡系統是採用雷射器作為光源，其發出的雷射光束經過掃描振鏡，以及相關光學器件，聚焦在平面上，通過計算機可以控制雷射在平面上的掃描軌跡。因此，在雷射掃描過程中，準確的掃描路徑對於保證軌跡精度尤為重要。然而，由於雷射器、掃描振鏡等相關光學器件存在安裝誤差，光路對準時存在對準誤差，光斑在平面中也存在離焦誤差等等，這些都會造成雷射器發出的雷射光束不能按照理想的軌跡掃描。所以，通常雷射振鏡系統在投入工作前，都需要採用一定的方法對雷射器在平面上的雷射光束進行校準和標定。現有的標定方法通常採用與平面尺寸匹配的標定板或是標定紙，然後讓雷射在其表面打上規定的點或是進行規定軌跡的掃描，然後測量掃描軌跡與標準點或線的誤差，並通過軟體進行補償和校準。這樣的標定方法可以在一定程度上校正雷射光束位置，但是，其仍然存在如下不足:
[0003]一、人工觀察控制，精度依賴於進行標定人員的經驗與技巧。現有的標定方法中，首先需要將標定板或標定紙安裝到特定的位置，以保證其標定面與原有平面平齊，然後又至少需要進行9個點的校準與標定，這當中主要依靠標定人員觀察，從而判斷雷射光斑或是雷射軌跡是否與標準點或線重合，具有較大的主觀人為因素，可能會使標定精度不合要求。
[0004]二、不適用於採用多雷射器設備的雷射標定。目前，在國內外已經出現採用多個雷射器的機械雷射設備，該設備可以讓多個雷射器在同一掃描平面上，對同一目標進行分區協同掃描。因此，此類設備就要求不同雷射器需要具有很好的配合精度，且其平面尺寸也往往較大。如果採用現有的標定方法，就要求其標定板和標定紙也要有與之匹配的大幅面，而一個大尺寸的標定板和標定紙，其加工成本較高，且不能很好地保證標定點的尺寸和位置精度。同時，大型標定板不好攜帶，不利於遠程雷射振鏡系統的維護。
【發明內容】
[0005]為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在於提供一種用於雷射振鏡系統的十字線增量標定方法，能夠在保證精度的前提下，有效地降低人為主觀因素的影響，實現精度控制的自動化和智能化；應用於採用多雷射器的機械雷射設備，可以簡便地實現大幅面平面尺寸的雷射標定。
[0006]為了達到上述目的，本發明採用如下的技術方案:
[0007]—種用於雷射振鏡系統的十字線增量標定方法，包括下列步驟:
[0008]I)首先在需要進行標定工作的雷射振鏡系統的工控機上，打開標定軟體以及相關文件；[0009]2)打開雷射器I的電源，使其發射出雷射光束，雷射光束經過兩個反射鏡2反射後進入動態聚焦鏡3，然後再進入掃描振鏡系統4，調節反射鏡2、動態聚焦鏡3和掃描振鏡系統4的安裝位置，使雷射光束聚焦於平面7 ；
[0010]3)在平面7上安裝標定裝置支撐架6以及光學傳感器5，採用墊片反覆調整標定裝置支撐架6高度，保證其上的光學傳感器5的上平面與平面7平齊，光學傳感器5為PSD傳感器、CCD傳感器或平面四象限光電傳感器；
[0011]4)通過標定軟體控制掃描振鏡系統4，使雷射光斑出現在平面7上標定軟體設定的某一個標定點，保持雷射器I持續發射所能達到的最小功率雷射；
[0012]5)根據雷射光斑位置調整標定裝置支撐架6以及光學傳感器5的位置，使光學傳感器5的中心位置與光斑位置對齊；
[0013]6)以此時光斑位置為基點0，通過標定軟體控制雷射光斑分別向上、向下、向左、向右各掃描5?7mm距離，分別達到最遠距離的位置為C、D、A、B，其中OC與0D，0A與OB在標定軟體所定義的坐標系中距離相同；
[0014]7)由於實際雷射光學系統存在各種形式的誤差，因此標定軟體所定義的距離與實際雷射掃描的距離不同，即會造成OC與0D，OA與OB不相等，此時，通過光學傳感器5測量出OC與0D，OA與OB的長度；
[0015]8)將OC與0D，0A與OB的長度通過數據採集的方式輸入到工控機中，再通過標定軟體的誤差校正模塊分析它們之間的長度差，從而調整控制系統的參數來校正誤差；
[0016]9)針對剩餘標定軟體規定的標定點，重複進行上述步驟4)?步驟8)，直至標定完成；
[0017]10)完成標定後取出標定裝置支撐架6以及光學傳感器5。
[0018]由於本發明採用十字線增量掃描、光學傳感器測量分析的方法，不需要傳統的標定板，只需要結構簡單的自動化測量裝置，在保證了標定精度的情況下，有效地降低了人為因素的影響，減少了工作量；同時，可以很好地適用於大尺寸平面的標定。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1是本發明所用設備的示意圖。
[0020]圖2是本發明標定裝置的示意圖。
【具體實施方式】
[0021]以下結合附圖對本發明作進一步的詳細說明。
[0022]一種用於雷射振鏡系統的十字線增量標定方法，包括下列步驟:
[0023]I)首先在需要進行標定工作的雷射振鏡系統的工控機上，打開標定軟體以及相關文件；
[0024]2)參照圖1，打開雷射器I的電源，使其發射出雷射光束，雷射光束經過兩個反射鏡2反射後進入動態聚焦鏡3，然後再進入掃描振鏡系統4，調節反射鏡2、動態聚焦鏡3和掃描振鏡系統4的安裝位置，使雷射光束可以理想地聚焦於平面7 ；
[0025]3)在平面7上安裝標定裝置支撐架6以及光學傳感器5，採用墊片反覆調整標定裝置支撐架6高度，保證其上的光學傳感器5的上平面與平面7平齊，光學傳感器5為PSD傳感器、CCD傳感器或平面四象限光電傳感器；
[0026]4)通過標定軟體控制掃描振鏡系統4，使雷射光斑出現在平面7上標定軟體設定的某一個標定點，保持雷射器I持續發射所能達到的最小功率雷射；
[0027]5)根據雷射光斑位置調整標定裝置支撐架6以及光學傳感器5的位置，使光學傳感器5的中心位置與光斑位置對齊；
[0028]6)參照圖2，以此時光斑位置為基點0，通過標定軟體控制雷射光斑分別向上、向下、向左、向右各掃描5?7mm距離，分別達到最遠距離的位置為C、D、A、B，其中OC與0D，OA與OB在標定軟體所定義的坐標系中距離相同；
[0029]7)由於實際雷射光學系統存在各種形式的誤差，因此標定軟體所定義的距離與實際雷射掃描的距離不同，即會造成OC與0D，OA與OB不相等，此時，通過光學傳感器5測量出OC與0D，OA與OB的長度；
[0030]8)將OC與0D，0A與OB的長度通過數據採集的方式輸入到工控機中，再通過標定軟體的誤差校正模塊分析它們之間的長度差，從而調整控制系統的參數來校正誤差；
[0031]9)針對剩餘標定軟體規定的標定點，重複進行上述步驟4)?步驟8)，直至標定完成；
[0032]10)完成標定後取出標定裝置支撐架6以及光學傳感器5。
[0033]本發明採用十字線增量掃描、光學傳感器分析的方法，不採用傳統人為測量進行標定的方法，不再需要傳統的標定板或者是標定紙，只需要結構簡單的自動化測量裝置，就可以很好地保證較高的標定精度，有效地降低了人為因素的影響，減少了工作量；同時，可以適用於採用多雷射器增機械雷射設備的大尺寸平面的雷射標定，並且標定精度並不受平面大小影響。
【權利要求】
1.一種用於雷射振鏡系統的十字線增量標定方法，其特徵在於，包括下列步驟: 1)首先在需要進行標定工作的雷射振鏡系統的工控機上，打開標定軟體以及相關文件; 2)打開雷射器(I)的電源，使其發射出雷射光束，雷射光束經過兩個反射鏡(2)反射後進入動態聚焦鏡(3)，然後再進入掃描振鏡系統(4)，調節反射鏡(2)、動態聚焦鏡(3)和掃描振鏡系統(4)的安裝位置，使雷射光束聚焦於平面(7)； 3)在平面(7)上安裝標定裝置支撐架(6)以及光學傳感器(5)，採用墊片反覆調整標定裝置支撐架(6)高度，保證其上的光學傳感器(5)的上平面與平面(7)平齊，光學傳感器(5)為PSD傳感器、CCD傳感器或平面四象限光電傳感器； 4)通過標定軟體控制掃描振鏡系統(4)，使雷射光斑出現在平面(7)上標定軟體設定的某一個標定點，保持雷射器(I)持續發射所能達到的最小功率雷射； 5)根據雷射光斑位置調整標定裝置支撐架(6)以及光學傳感器(5)的位置，使光學傳感器(5)的中心位置與光斑位置對齊； 6)以此時光斑位置為基點O，通過標定軟體控制雷射光斑分別向上、向下、向左、向右各掃描5?7mm距離，分別達到最遠距離的位置為C、D、A、B，其中OC與0D，0A與OB在標定軟體所定義的坐標系中距離相同； 7)由於實際雷射光學系統存在各種形式的誤差，因此標定軟體所定義的距離與實際雷射掃描的距離不同，即會造成OC與0D，OA與OB不相等，此時，通過光學傳感器(5)測量出OC與0D, OA與OB的長度； 8)將OC與0D，0A與OB的長度通過數據採集的方式輸入到工控機中，再通過標定軟體的誤差校正模塊分析它們之間的長度差，從而調整控制系統的參數來校正誤差； 9)針對剩餘標定軟體規定的標定點，重複進行上述步驟4)?步驟8)，直至標定完成； 10)完成標定後取出標定裝置支撐架(6)以及光學傳感器(5)。
【文檔編號】G01M11/00GK103913294SQ201410105469
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年3月20日 優先權日:2014年3月20日
【發明者】李滌塵, 楊春成, 曹毅, 同治強, 張瑩瑩 申請人:西安交通大學