一種測(cè)量激光光束質(zhì)量的裝置、方法及光路準(zhǔn)直方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種測(cè)量激光光束質(zhì)量的裝置、方法及光路準(zhǔn)直方法，解決了現(xiàn)有激光光束質(zhì)量測(cè)量系統(tǒng)放置激光器后需要花費(fèi)大量時(shí)間進(jìn)行手動(dòng)準(zhǔn)直的問(wèn)題。本發(fā)明包括激光器，第一衰減片，第二衰減片，全反射棱鏡，反射鏡，圖像采集模塊，光束傳輸距離調(diào)節(jié)模塊，光束傳輸角度調(diào)節(jié)模塊，數(shù)據(jù)處理模塊。本發(fā)明通過(guò)光束傳輸距離調(diào)節(jié)模塊和數(shù)據(jù)處理模塊測(cè)量出不同光束傳輸距離下的光斑中心位置計(jì)算出光束偏離角度，從而通過(guò)光束傳輸角度調(diào)節(jié)模塊對(duì)激光光束傳輸方向進(jìn)行調(diào)整，達(dá)到使激光光束能夠垂直入射到圖像采集模塊的目的，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)準(zhǔn)直的功能。因?yàn)椴捎昧俗詣?dòng)準(zhǔn)直，相較人工準(zhǔn)直，這樣也提高了測(cè)量精度。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種測(cè)量激光光束質(zhì)量的裝置、方法及光路準(zhǔn)直方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光學(xué)輻射定標(biāo)測(cè)量?jī)x器領(lǐng)域，更具體地，涉及一種測(cè)量激光光束質(zhì)量的裝置、方法及光路準(zhǔn)直方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著激光技術(shù)的不斷發(fā)展及高科技激光產(chǎn)品(如激光加工機(jī)、激光治療儀等)的不斷出現(xiàn)，人們對(duì)激光光束質(zhì)量的要求也越來(lái)越高，而在激光光束質(zhì)量的測(cè)量評(píng)價(jià)中，衍射極限因子法即M2因子法是目前非常有用和常見(jiàn)的一種光束質(zhì)量測(cè)量方法。
[0003]市面上現(xiàn)有的激光光束質(zhì)量測(cè)量?jī)x器，如德國(guó)Cinogy公司的CinSquare光束質(zhì)量因子(M2)測(cè)量系統(tǒng)，這套系統(tǒng)由可調(diào)衰減系統(tǒng)、聚焦鏡、高精度的自動(dòng)導(dǎo)軌以及CCD/CM0S光束分析儀等組成。為了確保最高的準(zhǔn)確性和精確度，其全部的測(cè)量分析過(guò)程由Cinogy公司研發(fā)的軟件RayCi自動(dòng)跟蹤控制。這雖然實(shí)現(xiàn)激光光束質(zhì)量的自動(dòng)測(cè)量，但是在更換激光器后，我們依然需要在光束的準(zhǔn)直過(guò)程中花費(fèi)大量的時(shí)間，這給我們的測(cè)量帶來(lái)了極大的不便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供了一種測(cè)量激光光束質(zhì)量的裝置，其目的在于提高激光光束質(zhì)量的測(cè)量精度；同時(shí)解決了現(xiàn)有技術(shù)中測(cè)量激光光束質(zhì)量時(shí)需要在光束的準(zhǔn)直過(guò)程中花費(fèi)大量時(shí)間的技術(shù)問(wèn)題。
[0005]本發(fā)明提供了一種測(cè)量激光光束質(zhì)量的裝置，包括激光器，圖像采集模塊，反射鏡，全反射棱鏡，第一衰減片，第二衰減片，光束傳輸距離調(diào)節(jié)模塊，光束傳輸角度調(diào)節(jié)模塊和數(shù)據(jù)處理模塊；所述反射鏡與所述光束傳輸角度調(diào)節(jié)模塊固定連接，通過(guò)所述光束傳輸角度調(diào)節(jié)模塊調(diào)節(jié)所述反射鏡的偏轉(zhuǎn)角度來(lái)控制光束傳輸角度；所述全反射棱鏡設(shè)置在光束傳輸距離調(diào)節(jié)模塊上，通過(guò)所述全反射棱鏡在所述光束傳輸距離調(diào)節(jié)模塊上移動(dòng)來(lái)控制光束傳輸距離；所述第一衰減片、所述第二衰減片和所述圖像采集模塊依次設(shè)置在所述全反射棱鏡的反射光路上；所述圖像采集模塊、所述光束傳輸距離調(diào)節(jié)模塊和所述光束傳輸角度調(diào)節(jié)模塊分別與所述數(shù)據(jù)處理模塊連接；所述激光器輸出的光束經(jīng)所述反射鏡反射后入射至所述全反射棱鏡，經(jīng)所述全反射棱鏡反射的光依次通過(guò)所述第一衰減片和第二衰減片后入射至所述圖像采集模塊；所述圖像采集模塊采集不同傳輸距離的光斑信號(hào)，數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)光斑信號(hào)進(jìn)行處理，當(dāng)光斑飽和時(shí)反饋控制所述第二衰減片對(duì)光斑強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)節(jié)；當(dāng)光斑不飽和時(shí)，控制所述光束傳輸距離調(diào)節(jié)模塊對(duì)光束傳輸距離進(jìn)行調(diào)節(jié)；判斷光束是否準(zhǔn)直，若否則控制傳輸角度調(diào)節(jié)模塊對(duì)光束傳輸角度進(jìn)行調(diào)節(jié)；若是則獲得光束質(zhì)量參數(shù)。
[0006]其中，所述數(shù)據(jù)處理模塊包括光斑飽和判斷單元、光斑參數(shù)計(jì)算單元、第一控制單元、角度計(jì)算單元、第二控制單元、準(zhǔn)直判斷單元和光束質(zhì)量參數(shù)計(jì)算單元；光斑飽和判斷單元用于接收所述圖像采集模塊采集的光斑信號(hào)，并根據(jù)光斑信號(hào)的光強(qiáng)來(lái)判斷光斑是否飽和，飽和時(shí)反饋控制所述第二衰減片；光斑參數(shù)計(jì)算單元用于當(dāng)光斑不飽和時(shí)計(jì)算光斑信號(hào)的中心值及光斑直徑；第一控制單元用于當(dāng)光斑不飽和時(shí)控制傳輸距離調(diào)節(jié)模塊調(diào)節(jié)光束傳輸距離；角度計(jì)算單兀用于根據(jù)光斑信號(hào)的中心值和光束傳輸距離獲得光束傳輸角度；準(zhǔn)直判斷單元用于將光束傳輸角度與設(shè)定的角度閾值進(jìn)行比較；第二控制單元用于當(dāng)光束傳輸角度大于角度閾值時(shí)，控制所述光束傳輸角度調(diào)節(jié)模塊對(duì)光束傳輸角度進(jìn)行調(diào)節(jié)；光束質(zhì)量參數(shù)計(jì)算單元用于當(dāng)光束傳輸角度小于等于角度閾值時(shí)，根據(jù)光斑直徑和光束傳輸距離獲得光束質(zhì)量參數(shù)。
[0007]其中，光束傳輸角度調(diào)節(jié)模塊包括俯仰調(diào)節(jié)單元和水平調(diào)節(jié)單元；俯仰調(diào)節(jié)單元用于根據(jù)第二控制單元輸出的俯仰角調(diào)節(jié)信號(hào)控制所述反射鏡在俯仰方向的偏轉(zhuǎn)；水平調(diào)節(jié)單元用于根據(jù)第二控制單元輸出的水平角調(diào)節(jié)信號(hào)控制所述反射鏡在水平方向的偏轉(zhuǎn)。
[0008]其中，所述第二衰減片為透過(guò)率可調(diào)的衰減片。
[0009]本發(fā)明還提供了一種基于上述的裝置的光路準(zhǔn)直方法，包括下述步驟:
[0010]SI將全反射棱鏡沿著同一個(gè)方向移動(dòng)至少兩次，獲得不同的光束傳輸距離以及與光束傳輸距離對(duì)應(yīng)的光斑中心值；
[0011]S2根據(jù)不同的光束傳輸距離以及與光束傳輸距離對(duì)應(yīng)的光斑中心值獲得當(dāng)前光束傳輸角度；
[0012]S3判斷當(dāng)前光束傳輸角度是否小于設(shè)定的角度閾值，若否則轉(zhuǎn)入步驟S4;若是，則準(zhǔn)時(shí)完成；
[0013]S4通過(guò)光束傳輸角度調(diào)節(jié)模塊調(diào)節(jié)反射鏡偏轉(zhuǎn)所述當(dāng)前光束傳輸角度，并返回至步驟SI。
[0014]其中，所述角度閾值為0.5度。
[0015]本發(fā)明還提供了一種測(cè)量激光光束質(zhì)量的方法，包括下述步驟:
[0016](I)通過(guò)將全反射棱鏡設(shè)置在預(yù)先設(shè)定的初始位置獲得光束傳輸距離的初始值；
[0017](2)采集全反射棱鏡位于初始位置時(shí)的光斑信號(hào)；
[0018](3)根據(jù)光斑信號(hào)的光強(qiáng)來(lái)判斷光斑是否飽和，若否則轉(zhuǎn)入步驟(5);若是轉(zhuǎn)入步驟⑷；
[0019](4)通過(guò)第二衰減片調(diào)節(jié)光斑強(qiáng)度并轉(zhuǎn)入步驟(2);
[0020](5)對(duì)光路進(jìn)行準(zhǔn)直調(diào)節(jié)；
[0021](6)將全反射棱鏡沿著同一個(gè)方向多次移動(dòng),實(shí)時(shí)米集全反射棱鏡位于不同位置時(shí)的光斑信號(hào)，并利用所述光束傳輸距離的初始值獲得不同的光束傳輸距離以及與光束傳輸距離對(duì)應(yīng)的光斑直徑；
[0022](7)判斷采集次數(shù)是否達(dá)到設(shè)定的次數(shù)閾值，若否則返回步驟(6)，若是則轉(zhuǎn)入步驟⑶；
[0023](8)根據(jù)不同的光束傳輸距離以及與光束傳輸距離對(duì)應(yīng)的光斑直徑并采用雙曲線擬合方法獲得光束質(zhì)量參數(shù)。
[0024]其中，步驟(5)具體為:
[0025](5.1)將全反射棱鏡沿著同一個(gè)方向移動(dòng)至少兩次，獲得不同的光束傳輸距離以及與光束傳輸距離對(duì)應(yīng)的光斑中心值；
[0026](5.2)根據(jù)不同的光束傳輸距離以及與光束傳輸距離對(duì)應(yīng)的光斑中心值獲得當(dāng)前光束傳輸角度；
[0027](5.3)判斷當(dāng)前光束傳輸角度是否小于設(shè)定的角度閾值，若否則轉(zhuǎn)入步驟(5.4)；若是，則準(zhǔn)時(shí)完成；
[0028](5.4)通過(guò)光束傳輸角度調(diào)節(jié)模塊調(diào)節(jié)反射鏡偏轉(zhuǎn)所述當(dāng)前光束傳輸角度，并返回至步驟(5.1)。
[0029]其中，所述次數(shù)閾值為15。
[0030]通過(guò)本發(fā)明構(gòu)思的以上技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于采用了全反射棱鏡，這樣解決了由于步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的在水平方向上的誤差，同時(shí)在步進(jìn)電機(jī)移動(dòng)相同距離下加倍的激光光束的移動(dòng)距離，一方面節(jié)約了成本，另一方面相對(duì)較大的光束移動(dòng)距離也可以提高激光光束質(zhì)量的測(cè)量精度。目前的激光光束質(zhì)量測(cè)量一般都是采用手動(dòng)準(zhǔn)直的，這樣我們就需要花費(fèi)大量的時(shí)間來(lái)進(jìn)行準(zhǔn)直，并且準(zhǔn)直效果也不一定會(huì)很好，而采用了自動(dòng)準(zhǔn)直，因?yàn)槎康南薅思す庑比肷浣嵌?，可以穩(wěn)定的將激光光束入射角度限定在很小的一個(gè)角度上，這樣相對(duì)手動(dòng)準(zhǔn)直來(lái)說(shuō)也提高了我們激光光束質(zhì)量的測(cè)量精度。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0031]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的測(cè)量激光光束質(zhì)量的裝置的結(jié)構(gòu)原理框圖；
[0032]圖2是本發(fā)明數(shù)據(jù)處理模塊成員圖；
[0033]圖3是本發(fā)明測(cè)量激光光束質(zhì)量的方法的實(shí)現(xiàn)流程圖；
[0034]圖4是本發(fā)明測(cè)量激光光束質(zhì)量的方法中準(zhǔn)直算法實(shí)現(xiàn)流程圖；
[0035]圖5是準(zhǔn)直過(guò)程中角度計(jì)算示意圖；
[0036]圖6是本發(fā)明實(shí)施例提供的測(cè)量激光光束質(zhì)量的方法的實(shí)現(xiàn)流程圖；
[0037]圖7是本發(fā)明實(shí)施例提供的測(cè)量激光光束質(zhì)量的方法中準(zhǔn)直算法實(shí)現(xiàn)流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0039]本發(fā)明提出一種全自動(dòng)的激光光束質(zhì)量測(cè)量系統(tǒng)裝置，解決現(xiàn)有激光光束質(zhì)量測(cè)量系統(tǒng)放置激光器后花費(fèi)大量時(shí)間準(zhǔn)直的問(wèn)題。
[0040]本發(fā)明實(shí)施例提供的全自動(dòng)的激光光束質(zhì)量測(cè)量裝置包括激光器1，圖像采集模塊2，反射鏡3，全反射棱鏡4，第一衰減片5，第二衰減片6，光束傳輸距離調(diào)節(jié)模塊7，光束傳輸角度調(diào)節(jié)模塊8，數(shù)據(jù)處理模塊9，其中光束傳輸距離調(diào)節(jié)模塊7與光束傳輸角度調(diào)節(jié)模塊8，均與數(shù)據(jù)處理模塊9相連，并由其控制運(yùn)行距離與角度。全反射棱鏡4固定在光束傳輸距離調(diào)節(jié)模塊7上面，兩者一起控制光束傳輸距離。反射鏡3固定在光束傳輸角度調(diào)節(jié)模塊8上面，控制光束傳輸角度。光束傳輸角度調(diào)節(jié)模塊8由俯仰調(diào)節(jié)單元81和水平調(diào)節(jié)單元82組成，其中俯仰調(diào)節(jié)單元在上面，水平調(diào)節(jié)單元在下面，分別調(diào)節(jié)光束在俯仰方向和水平方向的偏角。
[0041]如附圖1所示，在激光器I發(fā)出光束經(jīng)反射鏡3后，反射光入射到全反射棱鏡4，隨后經(jīng)全反射棱鏡4反射，其反射光通過(guò)第一衰減片5和第二衰減片6入射到圖像采集模塊2中，實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像的采集，然后通過(guò)數(shù)據(jù)處理模塊9對(duì)采集的圖像進(jìn)行圖像處理和數(shù)據(jù)的計(jì)算處理，獲取我們需要的激光光束質(zhì)量的數(shù)據(jù)。
[0042]如附圖2所示，數(shù)據(jù)處理模塊9包括光斑飽和判斷單元91，光斑參數(shù)計(jì)算單元92，第一控制單元93，角度計(jì)算單元94，準(zhǔn)直判斷單元95，第二控制單元96和光束質(zhì)量計(jì)算單元97。光斑飽和判斷單元91用于接收所述圖像采集模塊2采集的光斑信號(hào)，并根據(jù)光斑信號(hào)的光強(qiáng)來(lái)判斷光斑是否飽和，飽和時(shí)反饋控制所述第二衰減片6 ;光斑參數(shù)計(jì)算單元92用于當(dāng)光斑不飽和時(shí)計(jì)算光斑信號(hào)的中心值及光斑直徑；第一控制單元93用于當(dāng)光斑不飽和時(shí)控制傳輸距離調(diào)節(jié)模塊7調(diào)節(jié)光束傳輸距離；角度計(jì)算單元94用于根據(jù)光斑信號(hào)的中心值和光束傳輸距離獲得光束傳輸角度；準(zhǔn)直判斷單兀95用于將光束傳輸角度與設(shè)定的角度閾值進(jìn)行比較；第二控制單元96用于當(dāng)光束傳輸角度大于角度閾值時(shí)，控制所述光束傳輸角度調(diào)節(jié)模塊8對(duì)光束傳輸角度進(jìn)行調(diào)節(jié)；光束質(zhì)量參數(shù)計(jì)算單元97用于當(dāng)光束傳輸角度小于等于角度閾值時(shí)，根據(jù)光斑直徑和光束傳輸距離獲得光束質(zhì)量參數(shù)。
[0043]光束傳輸距離調(diào)節(jié)模塊7主要控制全反射棱鏡4的移動(dòng)，其由數(shù)據(jù)處理模塊9中的第一控制模塊控制。光束傳輸角度調(diào)節(jié)模塊8主要通過(guò)控制反射鏡3的俯仰偏轉(zhuǎn)方向和水平偏轉(zhuǎn)方向來(lái)控制光束俯仰角方向和水平角方向的傳輸角度，其由數(shù)據(jù)處理模塊9中的第二控制模塊控制。
[0044]在本發(fā)明實(shí)施例中，由于全反射棱鏡4的入射光和反射光始終相互平行，可以直接通過(guò)控制反射鏡3的偏轉(zhuǎn)角度來(lái)控制最后入射圖像采集模塊2的入射角度，同時(shí)它還成倍的減小了平移模塊所需要移動(dòng)的距離，即成倍的減小的平移模塊的行程，節(jié)約了成本。
[0045]系統(tǒng)的總體測(cè)量:
[0046](I)初始化:如附圖1所示，將光束傳輸距離調(diào)節(jié)模塊7，光束傳輸角度調(diào)節(jié)模塊8均與數(shù)據(jù)處理模塊9相連來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。將反射鏡3固定在光束傳輸角度調(diào)節(jié)模塊8上面，將全反射棱鏡4固定在光束傳輸距離調(diào)節(jié)模塊7上面?？刂萍す馄鱅發(fā)出的激光光束經(jīng)過(guò)反射鏡3后能入射到全反射棱鏡4上，在全反射棱鏡4的反射光路上依次放置第一衰減片5和第二衰減片6，光路末端放置一個(gè)圖像采集模塊2，圖像采集模塊2通過(guò)數(shù)據(jù)處理模塊9顯示出當(dāng)前的光斑圖像。粗調(diào)圖像采集模塊2的采集方向與激光器I的發(fā)射方向，使激光器出射光能入射到圖像采集模塊2中，能夠在數(shù)據(jù)處理模塊9中顯示一個(gè)完整的光斑，即盡量讓光斑出現(xiàn)在圖像的中間；
[0047](2)光強(qiáng)調(diào)整:在數(shù)據(jù)處理模塊9中顯示的激光光斑飽和時(shí)，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)其灰度圖最亮區(qū)域的灰度值均為255，我們通過(guò)調(diào)節(jié)第二衰減片6，直至數(shù)據(jù)處理模塊9中顯示的激光光斑的灰度值在很小范圍內(nèi)顯示為255，如通過(guò)在計(jì)數(shù)飽和點(diǎn)的數(shù)量，當(dāng)飽和點(diǎn)總數(shù)少于一個(gè)閾值(如10，這個(gè)可以盡量小)了，我們就可以認(rèn)為激光光斑在圖像采集模塊2中不再飽和了 ；
[0048](3)準(zhǔn)直:理論上在激光光束垂直入射到圖像采集模塊2中的光敏面時(shí)我們才認(rèn)為已經(jīng)完全準(zhǔn)直了，但是實(shí)際入射到光敏面的激光光束不可能完全垂直入射到光敏面，始終會(huì)存在一定的斜入射角度，故而在不同光束傳輸距離下看到的激光光斑的中心值是變化的，因此可以通過(guò)測(cè)量不同距離下的光斑中心位置來(lái)確定光束斜入射角度，從而通過(guò)光束傳輸角度調(diào)節(jié)模塊8來(lái)調(diào)整反射鏡的角度，直至光束能夠垂直入射到圖像采集模塊2的光敏面。[0049](4)數(shù)據(jù)采集:當(dāng)準(zhǔn)直完畢后，可以開(kāi)始進(jìn)行圖像采集和數(shù)據(jù)處理，首先通過(guò)將全反射棱鏡設(shè)置在預(yù)先設(shè)定的初始位置獲得光束傳輸距離的初始值，隨后通過(guò)光束傳輸距離調(diào)節(jié)模塊7使全反射棱鏡4朝一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，每隔固定時(shí)間(如2s)采集一個(gè)光斑圖像，如此可以知道全反射棱鏡4運(yùn)動(dòng)距離，從而獲取激光光束傳輸距離z，記初始光束從經(jīng)全反射棱鏡4兩次反射后到圖像采集模塊2的距離為Z1，在全反射棱鏡4中運(yùn)動(dòng)的距離為z2，，從激光器輸出到入射到全反射棱鏡4的距離為Z3，全反射棱鏡4運(yùn)動(dòng)距離為Z4，那么z =ZAZjZfZZ4,在對(duì)采集到的圖像,獲取光斑的質(zhì)心位置:
【權(quán)利要求】
1.一種測(cè)量激光光束質(zhì)量的裝置，其特征在于，包括激光器(I)，圖像采集模塊(2)，反射鏡(3)，全反射棱鏡(4)，第一衰減片(5)，第二衰減片(6)，光束傳輸距離調(diào)節(jié)模塊(7)，光束傳輸角度調(diào)節(jié)模塊(8)和數(shù)據(jù)處理模塊(9)； 所述反射鏡(3)與所述光束傳輸角度調(diào)節(jié)模塊(8)固定連接，通過(guò)所述光束傳輸角度調(diào)節(jié)模塊(8)調(diào)節(jié)所述反射鏡(3)的偏轉(zhuǎn)角度來(lái)控制光束傳輸角度； 所述全反射棱鏡(4)設(shè)置在光束傳輸距離調(diào)節(jié)模塊(7)上，通過(guò)所述全反射棱鏡(4)在所述光束傳輸距離調(diào)節(jié)模塊(7)上移動(dòng)來(lái)控制光束傳輸距離； 所述第一衰減片(5)、所述第二衰減片(6)和所述圖像采集模塊(2)依次設(shè)置在所述全反射棱鏡(4)的反射光路上； 所述圖像采集模塊(2)、所述光束傳輸距離調(diào)節(jié)模塊(7)和所述光束傳輸角度調(diào)節(jié)模塊(8)分別與所述數(shù)據(jù)處理模塊(9)連接； 所述激光器(I)輸出的光束經(jīng)所述反射鏡(3)反射后入射至所述全反射棱鏡(4)，經(jīng)所述全反射棱鏡(4)反射的光依次通過(guò)所述第一衰減片(5)和第二衰減片(6)后入射至所述圖像采集模塊(2); 所述圖像采集模塊(2)采集不同傳輸距離的光斑信號(hào)，數(shù)據(jù)處理模塊(9)對(duì)光斑信號(hào)進(jìn)行處理，當(dāng)光斑飽和時(shí)反饋控制所述第二衰減片(6)對(duì)光斑強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)節(jié)；當(dāng)光斑不飽和時(shí)，控制所述光束傳輸距離調(diào)節(jié)模塊(7)對(duì)光束傳輸距離進(jìn)行調(diào)節(jié)；判斷光束是否準(zhǔn)直，若否則控制傳輸角度調(diào)節(jié)模塊(8)對(duì)光束傳輸角度進(jìn)行調(diào)節(jié)；若是則獲得光束質(zhì)量參數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理模塊(9)包括光斑飽和判斷單元(91)、光斑參數(shù)計(jì)算單元(92)、第一控制單元(93)、角度計(jì)算單元(94)、第二控制單元(96)、準(zhǔn)直判斷單元(95)和光束質(zhì)量參數(shù)計(jì)算單元(97)； 光斑飽和判斷單元(91)用于接收所述圖像采集模塊(2)采集的光斑信號(hào)，并根據(jù)光斑信號(hào)的光強(qiáng)來(lái)判斷光斑是否飽和，飽和時(shí)反饋控制所述第二衰減片(6)； 光斑參數(shù)計(jì)算單元(92)用于當(dāng)光斑不飽和時(shí)計(jì)算光斑信號(hào)的中心值及光斑直徑； 第一控制單元(93)用于當(dāng)光斑不飽和時(shí)控制傳輸距離調(diào)節(jié)模塊(7)調(diào)節(jié)光束傳輸距離； 角度計(jì)算單元(94)用于根據(jù)光斑信號(hào)的中心值和光束傳輸距離獲得光束傳輸角度； 準(zhǔn)直判斷單元(95)用于將光束傳輸角度與設(shè)定的角度閾值進(jìn)行比較； 第二控制單元(96)用于當(dāng)光束傳輸角度大于角度閾值時(shí)，控制所述光束傳輸角度調(diào)節(jié)模塊(8)對(duì)光束傳輸角度進(jìn)行調(diào)節(jié)； 光束質(zhì)量參數(shù)計(jì)算單元(97)用于當(dāng)光束傳輸角度小于等于角度閾值時(shí)，根據(jù)光斑直徑和光束傳輸距離獲得光束質(zhì)量參數(shù)。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，光束傳輸角度調(diào)節(jié)模塊(8)包括俯仰調(diào)節(jié)單元(81)和水平調(diào)節(jié)單元(82)； 俯仰調(diào)節(jié)單元(81)用于根據(jù)第二控制單元(96)輸出的俯仰角調(diào)節(jié)信號(hào)控制所述反射鏡(3)在俯仰方向的偏轉(zhuǎn)； 水平調(diào)節(jié)單元(82)用于根據(jù)第二控制單元(96)輸出的水平角調(diào)節(jié)信號(hào)控制所述反射鏡(3)在水平方向的偏轉(zhuǎn)。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第二衰減片(6)為透過(guò)率可調(diào)的衰減片。
5.一種基于權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的裝置的光路準(zhǔn)直方法，其特征在于，包括下述步驟: SI將全反射棱鏡沿著同一個(gè)方向移動(dòng)至少兩次，獲得不同的光束傳輸距離以及與光束傳輸距離對(duì)應(yīng)的光斑中心值； S2根據(jù)不同的光束傳輸距離以及與光束傳輸距離對(duì)應(yīng)的光斑中心值獲得當(dāng)前光束傳輸角度； S3判斷當(dāng)前光束傳輸角度是否小于設(shè)定的角度閾值，若否則轉(zhuǎn)入步驟S4;若是，則準(zhǔn)時(shí)完成； S4通過(guò)光束傳輸角度調(diào)節(jié)模塊調(diào)節(jié)反射鏡偏轉(zhuǎn)所述當(dāng)前光束傳輸角度，并返回至步驟SI。
6.如權(quán)利要求5所述的光路準(zhǔn)直方法，其特征在于，所述角度閾值為0.5度。
7.一種測(cè)量激光光束質(zhì)量的方法，其特征在于，包括下述步驟: (1)通過(guò)將全反射棱鏡設(shè)置在預(yù)先設(shè)定的初始位置獲得光束傳輸距離的初始值； (2)采集全反射棱 鏡位于初始位置時(shí)的光斑信號(hào)； (3)根據(jù)光斑信號(hào)的光強(qiáng)來(lái)判斷光斑是否飽和，若否則轉(zhuǎn)入步驟(5);若是轉(zhuǎn)入步驟(4)； (4)通過(guò)第二衰減片調(diào)節(jié)光斑強(qiáng)度并轉(zhuǎn)入步驟(2); (5)對(duì)光路進(jìn)行準(zhǔn)直調(diào)節(jié)； (6)將全反射棱鏡沿著同一個(gè)方向多次移動(dòng),實(shí)時(shí)米集全反射棱鏡位于不同位置時(shí)的光斑信號(hào)，并利用所述光束傳輸距離的初始值獲得不同的光束傳輸距離以及與光束傳輸距離對(duì)應(yīng)的光斑直徑； (7)判斷采集次數(shù)是否達(dá)到設(shè)定的次數(shù)閾值，若否則返回步驟(6)，若是則轉(zhuǎn)入步驟(8)； (8)根據(jù)不同的光束傳輸距離以及與光束傳輸距離對(duì)應(yīng)的光斑直徑并采用雙曲線擬合方法獲得光束質(zhì)量參數(shù)。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，步驟(5)具體為: (5.1)將全反射棱鏡沿著同一個(gè)方向移動(dòng)至少兩次，獲得不同的光束傳輸距離以及與光束傳輸距離對(duì)應(yīng)的光斑中心值； (5.2)根據(jù)不同的光束傳輸距離以及與光束傳輸距離對(duì)應(yīng)的光斑中心值獲得當(dāng)前光束傳輸角度； (5.3)判斷當(dāng)前光束傳輸角度是否小于設(shè)定的角度閾值，若否則轉(zhuǎn)入步驟(5.4);若是，則準(zhǔn)時(shí)完成； (5.4)通過(guò)光束傳輸角度調(diào)節(jié)模塊調(diào)節(jié)反射鏡偏轉(zhuǎn)所述當(dāng)前光束傳輸角度，并返回至步驟(5.1)。
9.如權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述次數(shù)閾值為15。
【文檔編號(hào)】G01J11/00GK104006892SQ201410218459
【公開(kāi)日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年5月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月22日
【發(fā)明者】趙茗, 柯義, 楊振宇 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)