雷射束調節平行系統及其調節方法
2023-05-06 02:22:06
專利名稱：雷射束調節平行系統及其調節方法
技術領域：
本發明涉及儀器科學與技術的領域，尤其涉及到一種雷射束調節平行系統及其調節方法。
背景技術：
平行雷射光束在攝影測量領域有著廣泛的應用。測量雷射光束平行性主要是通過幹涉方法來實現，被測光束被分成兩束光，然後在一適當位置產生幹涉，如果入射光束為平行光，則產生的幹涉條紋為直條紋或無條紋，這種方法測量準確度較高，幹涉儀價格昂貴， 幹涉體積較大，使用不方便，震動對測量影響較大，可以測量的角度範圍較小。專利號為ZL200510(^8736. 0的中國發明專利提出了一種測量雷射光束平行性的裝置，其構成是同軸地依次設有光闌、會聚透鏡、半透半反鏡、第一柱透鏡、第一四象限探測器，在所述的半透半反鏡的分光面相對稱，所述第一四象限探測器和第二四象限探測器的信號輸出端與計算機的輸入端相連。該發明基於象散法聚焦誤差探測來進行光束平行性的測量，並採用差動法消除由於入射光離軸造成的探測誤差。該方法仍然過多依靠精密光學儀器，需要專業的光學技術人員，實驗環境需要專業設備搭建，精度也有限。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種高精度雷射平行調節系統及其調節方法， 具有操作簡單、成本低、調節精度高的特點。為解決上述技術問題，本發明提供一種高精度雷射平行調節系統，至少包括第一雷射探頭、第二雷射探頭，其特徵在於，包括承載平臺，刻度板，第一攝像頭，第二攝像頭，計算機系統，
所述承載平臺為剛性框架，所述第一雷射探頭、第二雷射探頭分別通過微調機構並列安裝在所述框架上，所述微調機構用於使所述第一、第二雷射探頭分別在所述框架上的橫向和縱向兩個方向上微調移動；
所述刻度板安裝在距離所述承載平臺為L的空間，L為設定長度值；所述刻度板上設有坐標刻度區，所述坐標刻度區上至少包括第一雷射點接收區、第二雷射點接收區，所述第一、第二雷射探頭髮出的第一、第二雷射束分別落在所述第一、第二雷射點接收區內，所述第一、第二雷射點接收區分別設有四個物方坐標標定點，每個所述物方坐標標定點在所述刻度板上的坐標輸入所述計算機系統；
所述第一、第二雷射點接收區附近分別安裝所述第一、第二攝像頭，所述第一、第二攝像頭分別實時採集所述第一、第二雷射點接收區的圖像；
所述第一、第二攝像頭分別通過信號線連接所述計算機系統，所述計算機系統接收所述第一、第二攝像頭傳來的第一、第二雷射點接收區圖像，分別識別出所述第一、第二雷射點接收區圖像中的雷射點和物方坐標標定點，並根據所述物方坐標標定點的坐標計算所述圖像中的雷射點的在所述刻度板上的坐標，計算並顯示第一、第二雷射點之間的距離。
進一步的，本發明的系統還包括第三雷射探頭和第三攝像頭，所述第三雷射探頭與所述第一雷射探頭、第二雷射探頭並列，通過微調機構安裝在所述框架上，所述坐標刻度區上還包括第三雷射點接收區，第三雷射點接收區接收第三雷射探頭髮出的第三雷射束， 第三雷射點接收區同樣設有四個物方坐標標定點，每個所述物方坐標標定點在所述刻度板上的坐標輸入所述計算機系統；
所述第三雷射點接收區附近分別安裝所述第三攝像頭，所述第三攝像頭分別實時採集所述第三雷射點接收區的圖像；
所述第三攝像頭通過信號線連接所述計算機系統，所述計算機系統接收所述第三攝像頭傳來的第三雷射點接收區圖像，識別出所述第三雷射點接收區圖像中的雷射點和物方坐標標定點，並根據所述物方坐標標定點的坐標計算所述圖像中的雷射點的在所述刻度板上的坐標，計算並顯示第一、第三雷射點之間的距離。更佳的，所述計算機系統計算並顯示第一、第二、第三雷射點之間的面積。本發明所同時解決的另一技術問題是提供一種高精度雷射平行調節系統的調節方法，其特徵在於，包括以下步驟
步驟一、打開所述第一、第二雷射探頭，第一、第二攝像頭以及計算機系統， 步驟二、所述第一、第二攝像頭分別保持與所述第一、第二雷射點接收區的角度，分別實時捕捉所述第一、第二雷射點接收區的圖像，分別發送到所述計算機系統，
步驟三、所述計算機系統接收所述第一、第二雷射點接收區的圖像，分別識別出所述第一、第二雷射點接收區的雷射點和所述物方坐標標定點，所述計算機系統分別計算出所述第一、第二雷射點在所述刻度板上的坐標；所述計算機系統根據所述第一、第二雷射點的坐標計算所述第一、第二雷射點的距離並顯示該距離值；
步驟四、不失一般性，以所述第一雷射探頭髮出的雷射束為參照雷射，則，以所述第一雷射點接收區內的雷射點為軸心，在所述第一、第二雷射束所在平面上緩慢擺動所述刻度板；
步驟五、觀察所述計算機系統所顯示所述第一、第二雷射點的距離是否發生持續變化， 如果是，則繼續擺動所述刻度板，當兩個所述雷射點的距離最短時停止擺動；如果否，則停止擺動；保持所述刻度板的角度不變
步驟六、改變所述刻度板與所述承載平臺的空間距離為L'，觀察所述計算機系統所顯示所述第一、第二雷射點的距離是否發生，如果L' L，且兩個所述雷射點的距離變小，說明兩束雷射成匯聚發射，則通過微調機構橫向遠離調整非參照雷射探頭方向；返回步驟四；
如果L' >L，且兩個所述雷射點的距離變大，或者，L' <L，且兩個所述雷射點的距離變小，說明兩束雷射成發散發射，則通過微調機構橫向靠近調整非參照雷射探頭方向；返回步驟四；
如果L' >L，或者，L' <L，兩個所述雷射點的距離均不變，則說明兩條雷射束平行，結束。更加優化的，本發明的調節方法還包括以下步驟 步驟七、打開所述第三雷射探頭，
步驟八、所述第三攝像頭保持與所述第三雷射點接收區的角度，實時捕捉所述第三雷射點接收區的圖像，發送到所述計算機系統，
步驟九、所述計算機系統接收所述第三雷射點接收區的圖像，識別出所述第三雷射點接收區的雷射點和所述物方坐標標定點，所述計算機系統計算出所述第三雷射點在所述刻度板上的坐標；所述計算機系統根據所述第一、第三雷射點的坐標計算所述第一、第三雷射點的距離並顯示該距離值；
步驟十、不失一般性，以所述第一雷射探頭髮出的雷射束為參照雷射，則，以所述第一雷射點接收區內的雷射點為軸心，在所述第一、第三雷射束所在平面上緩慢擺動所述刻度板；
步驟十一、觀察所述計算機系統所顯示所述第一、第三雷射點的距離是否發生持續變化，如果是，則繼續擺動所述刻度板，當兩個所述雷射點的距離最短時停止擺動；如果否，則停止擺動；保持所述刻度板的角度不變
步驟十二、改變所述刻度板與所述承載平臺的空間距離為L'，L'為可變量，觀察所述計算機系統所顯示所述第一、第三雷射點的距離是否發生，如果L' L，且兩個所述雷射點的距離變小，說明兩束雷射成匯聚發射，則通過微調機構橫向遠離調整非參照雷射探頭方向；返回步驟十；
如果L' >L，且兩個所述雷射點的距離變大，或者，L' <L，且兩個所述雷射點的距離變小，說明兩束雷射成發散發射，則通過微調機構橫向靠近調整非參照雷射探頭方向；返回步驟十；
如果L' >L，或者，L' <L，兩個所述雷射點的距離均不變，則說明兩條雷射束平行。重複所述步驟十二，重複次數1至3次。最佳的，本發明的調節方法還包括以下步驟
步驟十三、所述計算機系統根據所述第一、第二、第三雷射點的坐標；計算並顯示所述三個雷射點的所形成的三角形面積；
步驟十四、觀察所述三角形面積的值，如果面積的值等於零，則說明所述第一、第二、第三雷射束已經共線；否則，通過微調機構緩慢縱向調節所述第二或者第三雷射探頭方向，直到顯示的面積值等於零。本領域技術人員可以理解，上述第三雷射探頭、第三攝像頭、第三雷射點接收區、 第三雷射點中所述的「第三」並非具體的特指意義的概念，而是泛指除「第一」、「第二」所限定的雷射探頭、攝像頭、雷射點接收區、雷射點之外的其它任意的雷射探頭、攝像頭、雷射點接收區、雷射點。也就是說，本發明能夠使包括第一、第二、…、第N條雷射探頭的雷射束實現平行和併線。本發明的有益效果本發明採用攝像頭拍攝多個雷射點，然後用圖像處理來得到多個雷射點之間的位置信息，從而可以將多個雷射束調節平行及其映射的雷射點調節共線，即雷射束在同一個平面內保證平行；光束平行性的精確度可以達到0.05°，雷射點線性率可達到99%，解決了目前依靠人眼辨別所達不到的精度；本方法採用的簡單的工具，簡單的原理組合，不需要操作人員任何專業技能，真正意義上的達到普及性；本方法採用實時圖像處理，用攝像頭代替人眼識別，既提高了識別精度，也提高了工作效率。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明的技術方案作進一步具體說明。圖1為雷射平行性調節系統構成示意圖。圖2為刻度板示意圖。圖3為平行性判定原理圖。圖4為海倫公式數學原理圖。圖5為雷射的垂線標定圖。圖6為雷射的平行判斷原理圖。圖7為刻度板上攝像區域局部放大圖。圖8為雷射點與攝像頭的位置布局圖。圖9為計算機系統顯示界面的截屏圖。
具體實施例方式基於實時圖像分析的高精度雷射平行調節系統採用的是攝像頭識別雷射點之間的距離差的測定方法。為了滿足該方法應用的廣泛性，可以用於任何距離，多個雷射束的平行性調節，所以在該系統中不能只用一個拍攝工具對雷射點進行圖像捕獲。系統中雷射點落在刻度板上，刻度板上有標準的刻度值，每一個雷射點都配備一個攝像頭對其進行實時的圖片拍攝，然後通過軟體對獲取的攝像頭拍攝的圖像進行處理，得到每兩個雷射點之間的距離值，改變L的大小，如果L為任意值得時候，雷射點之間的距離不變，那麼就可以判斷這兩個雷射束已經平行，如果有差異，可以通過調節承載平臺上雷射器的方位，重複上述操作，從而達到雷射束的平行。如圖1所示的雷射平行性調節系統，包括
承載平臺101 在本具體實施例中，需要調節的雷射器有4臺，最遠的兩個雷射器之間的距離為3500mm，所以該承載平臺採用鋼質材料做成的一個4000*60(^200mm的長方體框架，雷射探頭固定在上面，可以通過螺絲對其在橫向X和縱向Y兩個方向上做微調，調節精度可以達到0. 1_，可調節範圍在50mm。該承載平臺可以根據具體做要調節的雷射線之間的距離而製作相適應的尺寸。刻度板102 設有四方格刻度區，刻度區上設有若干個與多個雷射探頭數量對應的雷射點接收區，多個雷射探頭髮出的雷射束分別落在雷射點接收區內，雷射點接收區的四角設有物方坐標標定點，物方坐標標定點為坐標確定的且能被所述攝像頭追蹤的點狀標誌；刻度板安裝在距離承載平臺為L的空間，L為設定長度值；在本具體實施例中，刻度板採用型材材質，在一側面標有刻度，最小刻度為10mm，刻度板最左端定為刻度起始值0點，刻度值依次按照X，Y坐標系增加，如圖2所示。攝像頭201、202、203、204 採用一般的普通攝像頭，現有攝像頭的解析度對系統識別沒有任何影響。計算機系統採用筆記本電腦301，一般配置即可。基於實時圖像分析的高精度雷射平行調節系統主要依靠攝像頭拍攝和實時圖像處理技術來實現對雷射點位置信息的精確測量，平行性判定原理如圖3。如果Li，L2是兩條平行線，那麼Ll與L2之間的距離在任何位置其距離Hn(η>1)都是一樣的。如圖所示，如果Ll Il L2，那麼在Ll與L2之間A處得到LI和L2之間的距離H1，在任意遠處B點得到Ll 和L2之間的距離H2，則有H1=H2。通過以上方式，可以分別將多個探頭的雷射線調節到互相平行。如圖4所示，假設A，B, C分別為三個雷射點，構成一個三角形，根據海倫公式三角形面積S2=P(P_a) (P-b) (P-c)，P=(a+b+c)/2，取ει，b, c中任意一邊為底，調節第三個點， 使得三角形的面積S趨於0，則此時h趨於0，A，B，C三點共線。通過以上方式，可以分別將多個雷射點調節到一條直線上。如圖7所示，在刻度板上雷射可以打到的每一個區域即雷射點接收區貼上黑膠布，其目的是為了讓光斑與底色有最大的灰度差值，在刻度板上安裝攝像頭，使得攝像頭能夠觀察到整個黑色膠布區域。雷射點接收區的四角設有4個黑色標誌點，4個黑色標誌點即物方坐標標定點。由攝影領域公知的知識，對於拍攝二維圖像的相機，針對不同角度的拍攝，圖片上的像素點(X，y)映射到物方坐標系中的點(χ物，y物)滿足下面等式
χ 物=(ax*x + bx氺y + cx) / (c氺χ + d氺y +1) y 物=(ay*x + by氺y + cy) / (c*x + d氺y +1)
從上面的等式中，可以看出來存在8個未知量ax、bx、cx、c、d、ay、by、cy。因此必須通過四個基準點才能計算出這八個參數來，然後便可以通過標定出的這八個參數去求得任意像素點的物方坐標值。又因為攝像頭拍的圖片會隨拍攝角度的不同，產生不同的像方到物方的映射關係。因此固定攝像頭讓它與被拍物體之間的角度保持不變。然後通過四個物方坐標標定點來計算在該角度下的成像關係。本發明的雷射平行調節系統的調節方法，包括以下步驟
步驟一、打開雷射探頭、攝像頭以及計算機系統，雷射探頭髮出雷射束分別落在雷射點接收區，
步驟二、攝像頭保持與其對應的雷射點接收區的角度，實時捕捉雷射點接收區的圖像， 並分別發送到計算機系統，
步驟三、計算機系統選擇其中的第一、第二兩個雷射點接收區的圖像，分別識別出雷射點接收區的雷射點和物方坐標標定點，計算機系統計算兩個雷射點的物方坐標，雷射點的物方坐標即該雷射點在刻度板上的實際坐標；計算機系統根據雷射點的物方坐標計算兩個雷射點的距離並顯示該距離值；
步驟四、以第一雷射點接收區內的雷射點為參照點，以該參照點為軸心，在雷射束所在平面內擺動所述刻度板，該參照點對應的雷射束為參照雷射束，發出該參照雷射束的雷射探頭為參照雷射探頭；
步驟五、觀察計算機系統所顯示兩個所述雷射點的距離是否發生持續變化，如果是， 則繼續擺動刻度板，當兩個雷射點的距離最短時停止擺動；如果否，則停止擺動；如圖5所示，在兩雷射Laserl，Laser2距離d處放置刻度板，Laserl落在刻度板上的雷射點為A，以 A點為轉軸，轉動刻度板，Laser2在刻度板上的映射雷射點可以為B，C, D，由集合分析可知 IABMACMAD的大小反應了雷射線之間的距離，如圖5所示取最小值|AC|，如果在d為任意值位置處，|AC|不變。步驟六、改變刻度板與所述承載平臺的空間距離為L' , L'為可變量，觀察計算機系統所顯示兩個雷射點的距離是否發生，如果L' L，且兩個雷射點的距離變小，說明兩束雷射成匯聚發射，則通過微調機構橫向遠離調整非參照雷射探頭方向；返回步驟四；
如果L' >L，且兩個雷射點的距離變大，或者，L' <L，且兩個雷射點的距離變小， 說明兩束雷射成發散發射，則通過微調機構橫向靠近調整非參照雷射探頭方向；返回步驟四；
如果L' >L，或者，L' <L，兩個雷射點的距離均不變，則說明兩條雷射束平行，如圖6 所示，|AC|、|A' C' 、|A"C〃 三者相等，則可以判斷兩束雷射平行。步驟七、所述計算機系統分別選擇第三、第四…、第N雷射點接收區的圖像替代第二雷射點接收區的圖像，重複上述步驟三至步驟六，即實現第一、第二、第三、第四…、第N 雷射的平行。步驟八、計算機系統選擇第一、第二、第三三條已經平行的雷射束的雷射點接收區的圖像，分別識別出第一、第二、第三雷射點接收區的雷射點和物方坐標標定點，計算機系統計算三個所述雷射點的物方坐標；計算機系統根據所述雷射點的物方坐標計算三個雷射點的所形成的三角形面積，並顯示該面積值；
步驟九、觀察上述面積值，如果面積值等於零或者在觀察精度上可以認為是零，則說明三條雷射束已經共線，否則，以第一、第二雷射點的連線為基準，通過微調機構縱向調節第三雷射探頭，直到顯示的面積值等於零或者在觀察精度上可以認為是零；
步驟十、以第四、…、第N雷射點接收區的圖像分別替代步驟八的第三雷射點接收區的圖像，重複步驟八至步驟九，就能夠使第一、第二、…、第N條雷射束實現併線。在上述步驟中，雷射點識別是標定過程中最重要的技術，首先必須將攝像頭拍攝的照片處理成灰度圖片，因為主要是通過尋找圖片中最亮的像素點來識別出雷射點的位置。具體的識別方法如下
(1)首先得到一張圖片的數據流，如果圖片是YUY2或者1420格式，則將數據中表示每個像素亮度的字節全部抽取出來；如果圖片是RGBM格式，則對RGB值進行加權平均就可以；這樣便得到所要的灰度圖片。(2)得到灰度圖片的數據流以後，然後從數據中找到最大灰度值G的一些像素點。 取任意一個點作為種子，然後進行深度優先搜索找到周圍灰度值在[G_8，G]內的連通點， 然後將這些點進行加權平均，得到平均後的點即為所求的最亮點，即雷射點。在本具體實施例中，刻度板置於一個與雷射器承載平臺高度相近的平臺上，平臺採用下方帶有輪子的木桌子，分別置於刻度板的左右兩端，如圖6中的A和C，當A端木桌子固定後，移動B端木桌子，利用軟體系統的光斑距離計算功能，很容易得到木桌子固定後雷射線的最短距離。四條雷射線中，有一條是參考雷射線，其它三條都以參考雷射線為目標與其平行。 當lm、5m、10m處的最短距離誤差不到Imm時，認為雷射已經平行了。雷射點位置的調整依靠操作人員調解固定在承載平臺上雷射器位置，微調採用螺絲的鬆緊來調解，精度可以達到 0. lm。結合圖8、圖9所示，所要調節的4個雷射器的光點分別對應紅、黃、藍、綠四種不同顏色的攝像頭所採集，計算機系統所接收攝像頭顏色分別為紅、黃、藍三個攝像頭的圖像信息並給出分析結果。小的圓形黑膠布是貼在刻度板上的標定點，即前述的物方坐標標定點， 物方坐標標定點的坐標都經過精確標定的實際物方坐標。白色的小圓點為雷射的光斑，軟體對每張圖片識別出這五個點，由於四個黑色標定點的坐標已知，根據攝影原理可以計算出白色圓點的實際物方坐標。計算機系統的顯示界面的截圖的最下方給出當前雷射點之間的距離信息。其中
0. 36 表示中間點到兩端點連線的距離值，單位為mm，即紅色攝像頭對應的雷射點到藍色和黃色攝像頭對應的雷射點連線的距離，該值越小，則說明這三個雷射點共線性越好。最小後面跟著的三個值，是三個雷射點兩兩之間的距離，再調節過程中，出現的
最小值。當前後面跟著的三個值，是三個雷射點兩兩之間的距離，在調節過程中實時顯示的值，
雷射束的平行線可以採取每兩個雷射束調節的方式，在不同的距離d處，調節到雷射點之間的最小值，然後改變d的大小，如果最小值沒有變化，則說明雷射線已經平行。按照此方式，依次調節多個雷射線平行。雷射點的共線，可以採取每三個雷射點調節方式，取兩端的雷射線連線，中間的一個雷射點無限的逼近，在操作平臺上調節雷射器Y方向上的螺絲，直到「0. 36」顯示為「0. 1」 單位級別，就可以判斷雷射點共線了。按照此方式，依次調節多個雷射點共線。本發明的雷射束平行性調解方法，不需要任何特殊工具和特有技術人員，在常用工具和環境下，平均每15分鐘可以將一個雷射束調解平行，其精度可達到0. 05°
最後所應說明的是，以上具體實施方式
僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和範圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。
權利要求
1.一種雷射平行調節系統，至少包括第一雷射探頭、第二雷射探頭，其特徵在於，包括承載平臺，刻度板，第一攝像頭，第二攝像頭，計算機系統，所述承載平臺為剛性框架，所述第一雷射探頭、第二雷射探頭分別通過微調機構並列安裝在所述框架上，所述微調機構用於使所述第一、第二雷射探頭分別在所述框架上的橫向和縱向兩個方向上微調移動；所述刻度板安裝在距離所述承載平臺為L的空間，L為設定長度值；所述刻度板上設有坐標刻度區，所述坐標刻度區上至少包括第一雷射點接收區、第二雷射點接收區，所述第一、第二雷射探頭髮出的第一、第二雷射束分別落在所述第一、第二雷射點接收區內，所述第一、第二雷射點接收區分別設有四個物方坐標標定點，每個所述物方坐標標定點在所述刻度板上的坐標輸入所述計算機系統；所述第一、第二雷射點接收區附近分別安裝所述第一、第二攝像頭，所述第一、第二攝像頭分別實時採集所述第一、第二雷射點接收區的圖像；所述第一、第二攝像頭分別通過信號線連接所述計算機系統，所述計算機系統接收所述第一、第二攝像頭傳來的第一、第二雷射點接收區圖像，分別識別出所述第一、第二雷射點接收區圖像中的雷射點和物方坐標標定點，並根據所述物方坐標標定點的坐標計算所述圖像中的雷射點的在所述刻度板上的坐標，計算並顯示第一、第二雷射點之間的距離。
2.根據權利要求1所述的雷射平行調節系統，其特徵在於，還包括第三雷射探頭和第三攝像頭，所述第三雷射探頭與所述第一雷射探頭、第二雷射探頭並列，通過微調機構安裝在所述框架上，所述坐標刻度區上還包括第三雷射點接收區，第三雷射點接收區接收第三雷射探頭髮出的第三雷射束，第三雷射點接收區同樣設有四個物方坐標標定點，每個所述物方坐標標定點在所述刻度板上的坐標輸入所述計算機系統；所述第三雷射點接收區附近分別安裝所述第三攝像頭，所述第三攝像頭分別實時採集所述第三雷射點接收區的圖像；所述第三攝像頭通過信號線連接所述計算機系統，所述計算機系統接收所述第三攝像頭傳來的第三雷射點接收區圖像，識別出所述第三雷射點接收區圖像中的雷射點和物方坐標標定點，並根據所述物方坐標標定點的坐標計算所述圖像中的雷射點的在所述刻度板上的坐標，計算並顯示第一、第三雷射點之間的距離。
3.根據權利要求2所述的雷射平行調節系統，其特徵在於，所述計算機系統計算並顯示第一、第二、第三雷射點之間的面積。
4.一種權利要求1所述的雷射平行調節系統的調節方法，其特徵在於，包括以下步驟 步驟一、打開所述第一、第二雷射探頭，第一、第二攝像頭以及計算機系統，步驟二、所述第一、第二攝像頭分別保持與所述第一、第二雷射點接收區的角度，分別實時捕捉所述第一、第二雷射點接收區的圖像，分別發送到所述計算機系統，步驟三、所述計算機系統接收所述第一、第二雷射點接收區的圖像，分別識別出所述第一、第二雷射點接收區的雷射點和所述物方坐標標定點，所述計算機系統分別計算出所述第一、第二雷射點在所述刻度板上的坐標；所述計算機系統根據所述第一、第二雷射點的坐標計算所述第一、第二雷射點的距離並顯示該距離值；步驟四、不失一般性，以所述第一雷射探頭髮出的雷射束為參照雷射，則，以所述第一雷射點接收區內的雷射點為軸心，在所述第一、第二雷射束所在平面上緩慢擺動所述刻度板；步驟五、觀察所述計算機系統所顯示所述第一、第二雷射點的距離是否發生持續變化， 如果是，則繼續擺動所述刻度板，當兩個所述雷射點的距離最短時停止擺動；如果否，則停止擺動；保持所述刻度板的角度不變步驟六、改變所述刻度板與所述承載平臺的空間距離為L'，觀察所述計算機系統所顯示所述第一、第二雷射點的距離是否發生，如果L' L，且兩個所述雷射點的距離變小，說明兩束雷射成匯聚發射，則通過微調機構橫向遠離調整非參照雷射探頭方向；返回步驟四；如果L' >L，且兩個所述雷射點的距離變大，或者，L' L，或者，L' <L，兩個所述雷射點的距離均不變，則說明兩條雷射束平行，結束。
5.根據權利要求4所述的雷射平行調節系統的調節方法，其特徵在於，包括以下步驟 步驟七、打開所述第三雷射探頭，步驟八、所述第三攝像頭保持與所述第三雷射點接收區的角度，實時捕捉所述第三雷射點接收區的圖像，發送到所述計算機系統，步驟九、所述計算機系統接收所述第三雷射點接收區的圖像，識別出所述第三雷射點接收區的雷射點和所述物方坐標標定點，所述計算機系統計算出所述第三雷射點在所述刻度板上的坐標；所述計算機系統根據所述第一、第三雷射點的坐標計算所述第一、第三雷射點的距離並顯示該距離值；步驟十、不失一般性，以所述第一雷射探頭髮出的雷射束為參照雷射，則，以所述第一雷射點接收區內的雷射點為軸心，在所述第一、第三雷射束所在平面上緩慢擺動所述刻度板；步驟十一、觀察所述計算機系統所顯示所述第一、第三雷射點的距離是否發生持續變化，如果是，則繼續擺動所述刻度板，當兩個所述雷射點的距離最短時停止擺動；如果否，則停止擺動；保持所述刻度板的角度不變步驟十二、改變所述刻度板與所述承載平臺的空間距離為L'，L'為可變量，觀察所述計算機系統所顯示所述第一、第三雷射點的距離是否發生，如果L' L，且兩個所述雷射點的距離變小，說明兩束雷射成匯聚發射，則通過微調機構橫向遠離調整非參照雷射探頭方向；返回步驟十；如果L' >L，且兩個所述雷射點的距離變大，或者，L' L，或者，L' <L，兩個所述雷射點的距離均不變，則說明兩條雷射束平行。
6.根據權利要求5所述的雷射平行調節系統的調節方法，其特徵在於，包括以下步驟 步驟十三、重複所述步驟十二，重複次數1至3次。
7.根據權利要求5或6所述的雷射平行調節系統的調節方法，其特徵在於，包括以下步驟步驟十四、所述計算機系統根據所述第一、第二、第三雷射點的坐標；計算並顯示所述三個雷射點的所形成的三角形面積；步驟十五、觀察所述三角形面積的值，如果面積的值等於零，則說明所述第一、第二、第三雷射束已經共線；否則，通過微調機構緩慢縱向調節所述第二或者第三雷射探頭方向，直到顯示的面積值等於零。
全文摘要
本發明涉及儀器科學與技術的領域的雷射平行調節系統及其調節方法，該調節系統包括承載平臺，刻度板，第一攝像頭，第二攝像頭，計算機系統，其調節方法利用攝像頭拍攝雷射點的位置圖像，計算機系統圖像識別，通過攝影測量原理計算出雷射點的實際坐標並顯示，操作人員通過觀察計算機系統顯示的參數，調整承載平臺上雷射探頭的方向，從而可以精確的將多個雷射束調節平行，以及雷射束在同一個平面內的映射點達到共線。通過本方明，光束平行性的精確度可以達到0.05°，雷射點線性率可達到99%，解決了目前依靠人眼辨別所達不到的精度；本方明結構簡單，無需專業人員操作，有很廣泛的實用性和通用性。
文檔編號G01B11/26GK102313525SQ20111021106
公開日2012年1月11日 申請日期2011年7月26日 優先權日2011年7月26日
發明者張德津, 曹民, 曾星, 李清泉, 毛慶洲, 章麗萍, 韋仕仕 申請人:武漢武大卓越科技有限責任公司