CN108387176A - 一种激光振镜重复定位精度的测量方法 - Google Patents

一种激光振镜重复定位精度的测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种激光振镜重复定位精度的测量方法，涉及激光测量领域，包括步骤：单正弦线激光发生器向激光振镜投射正弦分布的线激光；激光振镜将线激光反射到参考平面上，计算机控制振镜从最小角度到最大角度扫描一次，扫描间隔根据6步相移法计算出的步距来决定，相机采用慢曝光模式，振镜完成一次完整的扫描后相机也完成一幅图像的获取，通过计算机控制振镜，使扫描的起始位置相位依次增加60°，扫描6次，获取到6幅条纹图像，根据每幅图像中某像素点的光强分布则可以计算出该点的包裹相位，对包裹相位进行展开即得到该像素点的展开相位，重复测量若干次得到多幅该像素点的展开相位图，对其进行统计方差计算，即得到振镜的重复定位精度。

Description

一种激光振镜重复定位精度的测量方法
技术领域
本发明涉及激光测量领域，具体涉及一种激光振镜重复定位精度的测量方法。
背景技术
激光振镜被广泛应用于激光打标、数字化加工、三维扫描等领域，激光振镜作为一种优良的矢量扫描器件，其重复定位的精度将直接决定***的性能。
然而，激光振镜在使用过程中会出现定位不准的情况，导致出现重复定位偏差，影响激光光束的定位，因此，需要对激光振镜重复定位精度进行测量。
现有技术中，为了检测激光振镜重复定位精度，通常采用的是延长光路的办法，在远处拍摄由激光振镜投射过来的光斑位置变化，从而间接地检测出激光振镜的重复定位精度。
但是，由于光路往往需要达到10米以上才能检测到位置的细微变化，整个测量装置远距离分离，测量过程中受到空气、尘埃等各种因素的干扰，实际测量难度很大，并且准确性也不高。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种激光振镜重复定位精度的测量方法，可以直接测量出激光振镜重复定位精度，不仅测量方便，而且测量准确性好。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种激光振镜重复定位精度的测量方法，包括步骤：
提供一种激光振镜重复定位精度的测量装置，所述装置包括一单正弦线激光发生器、一激光振镜、一参考平面、一照相设备和一计算机；
所述单正弦线激光发生器向所述激光振镜投射正弦分布的线激光；
所述计算机控制所述激光振镜从最小角度到最大角度扫描，期间所述计算机根据N步相移法计算出来的所述激光振镜扫描间隔来控制所述线激光发生器间隔发光；
所述激光振镜将线激光反射到所述参考平面上；
所述照相设备在慢曝光模式下，当所述激光振镜完成一次从最小角度到最大角度的完整扫描后，获取一幅条纹图像；
所述计算机控制所述激光振镜，使所述激光振镜扫描的起始位置相位依次增加相应角度，扫描相应次数，所述照相设备可以获取到相应数量的条纹图像，所述计算机根据每幅图像中某像素点的光强即可计算出该像素点的包裹相位，将包裹相位展开即得到该像素点的展开相位，从而完成一次测量；
重复测量若干次，得到该像素点的若干展开相位，所述计算机对所有展开相位进行统计方差计算，得到所述激光振镜的重复定位精度。
在上述方案的基础上，所述N步相移法为六步相移法，所述激光振镜扫描的起始位置相位依次增加60°，扫描6次，所述照相设备可以获取到6幅条纹图像，所述计算机根据每幅图像中某像素点的光强即可计算出该像素点的包裹相位，将包裹相位展开即得到该像素点的展开相位，从而完成一次测量。
在上述方案的基础上，所述单正弦线激光发生器、激光振镜、参考平面和照相设备均位于一密闭的空间内。
在上述方案的基础上，所述参考平面距离所述激光振镜的距离在10cm～30cm之间。
在上述方案的基础上，所述参考平面距离所述激光振镜的距离为20cm。
在上述方案的基础上，所述单正弦线激光发生器包括线激光器和正弦光栅，所述线激光器发射的激光通过所述正弦光栅后投射到所述激光振镜上。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明的激光振镜重复定位精度的测量方法，可以直接测量出激光振镜重复定位精度，不仅测量方便，而且测量准确性好。
(2)本发明的测量激光振镜重复定位精度的装置中使用的N步相移法为六步相移法，通过六步相移法对条纹图像计算包裹相位，可以获得极高的分辨率，提高测量准确性。
(3)本发明的测量激光振镜重复定位精度的装置中单正弦线激光发生器、激光振镜、参考平面和照相设备均位于一密闭的空间内，不仅便于测量，使得测量难度小，而且在密闭的空间内使得在测量过程中可以避免受到空气、尘埃等各种因素的干扰，提高测量准确性。
附图说明
图1为本发明实施例中激光振镜重复定位精度的测量装置的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明实施例提供一种激光振镜重复定位精度的测量方法，包括步骤：
提供一种激光振镜重复定位精度的测量装置，所述装置包括一单正弦线激光发生器、一激光振镜、一白色亚光的参考平面、一照相设备和一计算机，所述计算机与单正弦线激光发生器、激光振镜和照相设备均相连并可进行双向数据通信，如图1所示；
所述单正弦线激光发生器向所述激光振镜投射正弦分布的线激光；
所述计算机控制所述激光振镜从最小角度到最大角度扫描，期间所述计算机根据N步相移法计算出来的所述激光振镜扫描间隔来控制所述线激光发生器间隔发光；
所述激光振镜将线激光反射到所述参考平面上；
所述照相设备在慢曝光模式下，当所述激光振镜完成一次从最小角度到最大角度的完整扫描后，获取一幅条纹图像；
所述计算机控制所述激光振镜，使所述激光振镜扫描的起始位置相位依次增加相应角度，扫描相应次数，所述照相设备可以获取到相应数量的条纹图像，所述计算机根据每幅图像中某像素点的光强即可计算出该像素点的包裹相位，将包裹相位展开即得到该像素点的展开相位，从而完成一次测量；
重复测量若干次，得到该像素点的若干展开相位，所述计算机对所有展开相位进行统计方差计算，得到所述激光振镜的重复定位精度。
进一步地，所述N步相移法为六步相移法，在上述步骤中，所述计算机控制所述激光振镜，使所述激光振镜扫描的起始位置相位依次增加60°，扫描6次，所述照相设备可以获取到6幅条纹图像，所述计算机根据每幅图像中某像素点的光强即可计算出该像素点的包裹相位，将包裹相位展开即得到该像素点的展开相位，从而完成一次测量。
本发明实施例的测量激光振镜重复定位精度的装置中使用的N步相移法为六步相移法，通过六步相移法对条纹图像计算包裹相位，可以获得极高的分辨率，提高测量准确性。
在本发明实施例中，该参考点的坐标为(x,y)，6幅条纹图像分别记为P1、P2、P3、P4、P5、P6，该参考点在条纹图像P1、P2、P3、P4、P5、P6中的光强分别为I1、I2、I3、I4、I5、I6，则根据六步相移法，通过如下公式计算得到该参考点的一个包裹相位公式如下：
对进行展开即可得到该像素点的展开相位。
进一步地，所述单正弦线激光发生器、激光振镜、参考平面和照相设备均位于一密闭的空间内，不仅便于测量，使得测量难度小，而且在密闭的空间内使得在测量过程中可以避免受到空气、尘埃等各种因素的干扰，提高测量准确性。
进一步地，所述参考平面距离所述激光振镜的距离在10cm～30cm之间。优选地，所述参考平面距离所述激光振镜的距离为20cm。
具体地，在本发明实施例中，所述单正弦线激光发生器包括线激光器和正弦光栅，所述线激光器发射的激光通过所述正弦光栅后投射到所述激光振镜上。
本发明实施例的激光振镜重复定位精度的测量方法，可以直接测量出激光振镜重复定位精度，不仅测量方便，而且科学计算的方法使得测量准确性好，可靠性高，从而根据激光振镜的重复定位精度来判断出***的性能。
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (6)

1.一种激光振镜重复定位精度的测量方法，其特征在于，包括步骤：
提供一种激光振镜重复定位精度的测量装置，所述装置包括一单正弦线激光发生器、一激光振镜、一参考平面、一照相设备和一计算机；
所述单正弦线激光发生器向所述激光振镜投射正弦分布的线激光；
所述计算机控制所述激光振镜从最小角度到最大角度扫描，期间所述计算机根据N步相移法计算出来的所述激光振镜扫描间隔来控制所述线激光发生器间隔发光；
所述激光振镜将线激光反射到所述参考平面上；
所述照相设备在慢曝光模式下，当所述激光振镜完成一次从最小角度到最大角度的完整扫描后，获取一幅条纹图像；
所述计算机控制所述激光振镜，使所述激光振镜扫描的起始位置相位依次增加相应角度，扫描相应次数，所述照相设备可以获取到相应数量的条纹图像，所述计算机根据每幅图像中某像素点的光强即可计算出该像素点的包裹相位，将包裹相位展开即得到该像素点的展开相位，从而完成一次测量；
重复测量若干次，得到该像素点的若干展开相位，所述计算机对所有展开相位进行统计方差计算，得到所述激光振镜的重复定位精度。
2.如权利要求1所述的激光振镜重复定位精度的测量方法，其特征在于：所述N步相移法为六步相移法，所述激光振镜扫描的起始位置相位依次增加60°，扫描6次，所述照相设备可以获取到6幅条纹图像，所述计算机根据每幅图像中某像素点的光强即可计算出该像素点的包裹相位，将包裹相位展开即得到该像素点的展开相位，从而完成一次测量。
3.如权利要求1所述的测量激光振镜重复定位精度的装置，其特征在于：所述单正弦线激光发生器、激光振镜、参考平面和照相设备均位于一密闭的空间内。
4.如权利要求1所述的测量激光振镜重复定位精度的方法，其特征在于：所述参考平面距离所述激光振镜的距离在10cm～30cm之间。
5.如权利要求4所述的测量激光振镜重复定位精度的方法，其特征在于：所述参考平面距离所述激光振镜的距离为20cm。
6.如权利要求1所述的激光振镜重复定位精度的测量方法，其特征在于：所述单正弦线激光发生器包括线激光器和正弦光栅，所述线激光器发射的激光通过所述正弦光栅后投射到所述激光振镜上。
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