CN206259607U - 一种结构光生成器的激光器反馈采样装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种结构光生成器的激光器反馈采样装置，属于3D成像领域。其技术方案为：包括光学模组及硬件控制电路，硬件控制电路包括FPGA模块，及与FPGA模块连接的ARM模块、MEMS振镜驱动模块、激光器驱动模块，MEMS振镜驱动模块与MEMS振镜连接构成控制回路，激光器驱动模块与LD激光器连接构成控制回路，LD激光器内设置有光电探测器，光电探测器连接采样电路，采样电路与ARM模块连接，采样电路为由分压电阻与滤波电容并联组成的电路。本实用新型的有益效果为：能够实时监控通过LD激光器的电流，并加以调制，使得到亮度适合的激光光栅，在结构光扫描和3D建模过程中有良好的应用。

Description

一种结构光生成器的激光器反馈采样装置

技术领域

本实用新型属于3D成像领域，具体涉及一种结构光生成器的激光器反馈采样装置。

背景技术

半导体激光器本身比较脆弱，目前激光器的寿命最长可达10万小时。半导体激光器的管芯小，工作电流密度和光功率密度高，本身材质易发生缺陷，在工作过程中本身的发热，长时间工作等都会导致半导体激光器的退化。这些因素严重影响半导体激光器的应用，使得半导体激光器的阈值电流发生变化，导致半导体激光器的发光强度变化，以至于得到的激光光栅的亮度不够，使得其在3D成像和结构光扫描过程中的应用受到限制。

实用新型内容

为解决上述已有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种结构光生成器的激光器反馈采样装置。

本实用新型的发明思路表现为：设计了一种LD激光器反馈电路，能够实时测得流过激光器的电流大小，通过实时调制使激光器一直处于正常发光状态，得到亮度合适的激光光栅。

本实用新型的技术方案为，一种结构光生成器的激光器反馈采样装置，包括光学模组及硬件控制电路，所述光学模组包括依次连接的LD激光器、双面透镜及MEMS振镜；所述硬件控制电路包括FPGA模块，及与FPGA模块连接的ARM模块、MEMS振镜驱动模块、激光器驱动模块，所述MEMS振镜驱动模块与MEMS振镜连接构成控制回路，所述激光器驱动模块与所述LD激光器连接构成控制回路，所述LD激光器内设置有光电探测器，所述光电探测器连接采样电路，所述采样电路与ARM模块连接，所述采样电路为由分压电阻与滤波电容并联组成的电路。

光学模组中，采用高功率的LD激光器出射出激光光斑，双面透镜的一面聚焦，另一面准直，激光光斑成为激光光束，在MEMS振镜的偏转过程中散射成均匀的激光线条；LD激光器为高功率的半导体激光器。

优选为，所述LD激光器内设置有光电探测器，所述光电探测器根据LD激光器的光照强度产生背光电流；所述采样电路与ARM模块的DAC通道连接；通过所述分压电阻的电流为由所述光电探测器产生的实时背光电流，所述ARM模块通过IIC接口将从采样电路采集的数据传递给所述FPGA模块。ARM模块通过采样电路采集的背光电路实时检测LD激光器的发光亮度，保证通过LD激光器的电流始终在LD激光器的发光阈值点；

所述光电探测器根据LD激光器的背光强度的不同实时产生不同的背光电流；LD激光器的背光电流的大小和前向电流的大小成一定比例的线性关系。

通过ARM模块的DAC通道来采集电压值，通过不停的判断该采集到的电流和设定阈值电流的差值，将这些数据进行处理，传递给FPGA模块，FPGA模块通过实时查表来控制LD激光器的亮度。

优选为，所述双面透镜的入射面为聚焦面，出射面为准直面。

优选为，所述MEMS振镜为静电式MEMS振镜，所述振镜驱动模块通过高压驱动所述MEMS振镜，所述LD激光器出射的激光光束经双面透镜调制后由所述MEMS振镜散射为均与的激光线条。

优选为，所述ARM模块计算所述LD激光器的出光时刻点，通过通信接口传递给所述FPGA模块，所述FPGA模块控制所述LD激光器的通断和所述MEMS振镜的偏转。

通过试验，本实用新型的有益效果是，结构简单，设计合理，能够实时监控通过LD激光器的电流，并加以调制，使得到亮度适合的激光光栅，在结构光扫描和3D建模过程中有良好的应用。

附图说明

图1为本实用新型实施例的原理框图。

图2为本实用新型实施例的实现流程图。

图3为本实用新型实施例的ARM芯片电路图。

图4为本实用新型实施例的FPGA和ARM之间的数据阐述接口电路图。

图5为本实用新型实施例的ARM芯片的供电电路图。

图6为本实用新型实施例的采样电路图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。当然，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

参见图1与图6，本实用新型是一种结构光生成器的激光器反馈采样装置，包括光学模组及硬件控制电路，光学模组包括依次连接的LD激光器、双面透镜及MEMS振镜；硬件控制电路包括FPGA模块，及与FPGA模块连接的ARM模块、MEMS振镜驱动模块、激光器驱动模块，MEMS振镜驱动模块与MEMS振镜连接构成控制回路，激光器驱动模块与LD激光器连接构成控制回路，光电探测器连接采样电路，采样电路与ARM模块连接，采样电路为由分压电阻与滤波电容并联组成的电路。

光学模组中，采用高功率的LD激光器出射出激光光斑，双面透镜的一面聚焦，另一面准直，激光光斑成为激光光束，在MEMS振镜的偏转过程中散射成均匀的激光线条；LD激光器为高功率的半导体激光器。

LD激光器内设置有光电探测器，光电探测器根据LD激光器的光照强度产生背光电流；采样电路与ARM模块的DAC通道连接；通过分压电阻的电流为由光电探测器产生的实时背光电流，ARM模块通过通信接口将从采样电路采集的数据传递给FPGA模块，通信接口采用IIC/Uart/SPI接口均可。ARM模块通过采样电路采集的背光电路实时检测LD激光器的发光亮度，保证通过LD激光器的电流始终在LD激光器的发光阈值点；

光电探测器根据LD激光器的背光强度的不同实时产生不同的背光电流；LD激光器的背光电流的大小和前向电流的大小成一定比例的线性关系。

通过ARM模块的DAC通道来采集电压值，通过不停的判断该采集到的电流和设定阈值电流的差值，将这些数据进行处理，传递给FPGA模块，FPGA模块通过实时查表来控制LD激光器的亮度。

双面透镜的入射面为聚焦面，出射面为准直面。

MEMS振镜为静电式MEMS振镜，振镜驱动模块通过高压驱动MEMS振镜，LD激光器出射的激光光束经双面透镜调制后由MEMS振镜散射为均与的激光线条。

ARM模块计算LD激光器的出光时刻点，通过通信接口传递给FPGA模块，FPGA模块控制LD激光器的通断和MEMS振镜的偏转。

本实用新型的工作步骤如下：

步骤一，ARM模块一方面通过一定的算法计算出等间距等亮度或者正弦能量分布的激光光栅的LD激光器的出光时刻点，通过通信接口(Uart/SPI)传递给FPGA模块来控制LD激光器的通断和MEMS振镜的偏转；

步骤二，光学模组中，采用高功率的LD激光器出射出激光光斑，双面透镜的一面聚焦，另一面准直，激光光斑成为激光光束，在MEMS振镜的偏转过程中散射成均匀的激光线条；

步骤三，振镜驱动电路模块通过产生一个高压来驱动静电式MEMS振镜，使之按照谐振状态下的一定轨迹运动；激光光束在MEMS振镜的偏转下，散射成均匀的激光线条；

步骤四，参考功率200mW的红外激光器(内置光电探测器)，设置该阈值大小为50mA。全屏显示激光光栅，此时屏幕的亮度为该设定的阈值大小；

步骤五，采样电路直接连接到ARM模块，ARM模块的DAC通道来实时采集电压值，该块另一方面采集经过LD激光器的背光电流，来实时检测LD激光器的发光亮度；

步骤六，ARM模块将每个实时采集到的值和原始设定的阈值做比较，判断该得到的值是否大于该设定的阈值；如果大，就减去该阈值，得到差值传递给FPGA模块；如果小，就减去该阈值，将其传递给FPGA模块；处理结果的中心思想是：始终保持这个阈值大小不变。

步骤七，FPGA模块接收ARM模块传递过来的处理过的LD激光器的电流信息，来实时控制LD激光器的亮度，使它始终保持阈值亮度。

本实用新型未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述，当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种结构光生成器的激光器反馈采样装置，包括光学模组及硬件控制电路，所述光学模组包括依次连接的LD激光器、双面透镜及MEMS振镜；所述硬件控制电路包括FPGA模块，及与FPGA模块连接的ARM模块、MEMS振镜驱动模块、激光器驱动模块，所述MEMS振镜驱动模块与MEMS振镜连接构成控制回路，所述激光器驱动模块与所述LD激光器连接构成控制回路，其特征在于，所述LD激光器内设置有光电探测器，所述光电探测器连接采样电路，所述采样电路与ARM模块连接，所述采样电路为由分压电阻与滤波电容并联组成的电路。

2.根据权利要求1所述的结构光生成器的激光器反馈采样装置，其特征在于，所述采样电路与所述ARM模块的DAC通道连接；所述ARM模块通过IIC接口与所述FPGA模块连接。

3.根据权利要求1所述的结构光生成器的激光器反馈采样装置，其特征在于，所述双面透镜的入射面为聚焦面，出射面为准直面。

4.根据权利要求1所述的结构光生成器的激光器反馈采样装置，其特征在于，所述MEMS振镜为静电式MEMS振镜。