本發(fā)明涉及紅外光、可見光、紫外光的強(qiáng)度、速度、光譜成分，偏振、相位或脈沖特性的測量；比色法；輻射高溫測定法的，特別涉及一種高斯激光光斑能量分布測量方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、紅外激光主要用于材料加工，如切割、焊接和熱處理等，但是隨著技術(shù)發(fā)展，對于激光光纖光斑形貌的處理、光斑的整形等需求更加嚴(yán)格廣泛。因此，對于大功率紅外激光能量分布圖的研究是必要的。

2、激光拍攝技術(shù)是一種利用激光作為光源來攝取光斑能量分布情況的技術(shù)。激光因其高度的單色性、方向性和亮度等特點，能夠提供精確的照明和成像效果，特別是在低照度環(huán)境下或是需要高對比度和高分辨率成像的情況下表現(xiàn)出色。傳統(tǒng)激光拍攝技術(shù)通常涉及激光光源的選擇、激光束的引導(dǎo)與聚焦、以及與之相匹配的成像系統(tǒng)的優(yōu)化，旨在實現(xiàn)對能量分布的精準(zhǔn)性；但投影區(qū)的偏斜所造成的光斑能量分布圖畸變的問題仍然存在，這就導(dǎo)致光斑相位產(chǎn)生畸變，輻照分布獲取質(zhì)量較差。

3、公開號為cn114370935a的中國專利公開了基于圖像融合的ccd靶面激光能量分布測量系統(tǒng)及方法，通過設(shè)置一系列階梯變化的干擾激光功率，并在每一干擾激光功率下，得到ccd探測器在正交放置情況下的灰度圖像；然后采用正交補(bǔ)償對等功率條件下的圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，最后對融合圖像按照線性關(guān)系進(jìn)行補(bǔ)償疊加，得到最終圖像分布信息，并根據(jù)最終圖像分布信息得到ccd靶面激光能量分布信息。其缺點在于，未考慮光斑成像的過程投影區(qū)的傾斜會產(chǎn)生能量分布圖畸變情況，影響光斑攝取質(zhì)量。

4、公開號為cn115185096a的中國專利公開了用非球面透鏡調(diào)節(jié)3d打印光束激光能量分布的裝置及方法，裝置包括安裝在裝置外殼內(nèi)的非球面透鏡，通過改變非球面透鏡的系數(shù)c和系數(shù)k，實現(xiàn)對入射到非球面透鏡的光束的能量分布調(diào)節(jié)，系數(shù)c表示非球面透鏡的頂點處的曲率，k表示圓錐系數(shù)。本發(fā)明通過非球面透鏡以調(diào)節(jié)光斑及光斑掃描線光束能量分布，使得光斑呈現(xiàn)中間能量低邊緣能量高的特性，進(jìn)而使得掃描線光束能量局部平頂，提升了3d打印激光能量分布的均勻性，有利于提高sml金屬3d激光打印的質(zhì)量。且通過改變?nèi)肷涞椒乔蛎嫱哥R的高斯光束的直徑，以更為方便的實現(xiàn)對入射光束的能量分布調(diào)節(jié)，進(jìn)而滿足不同打印材料、工藝對光斑能量分布的不同要求。該專利從調(diào)節(jié)光斑能量分布出發(fā)，仍然沒有對投影區(qū)傾斜所產(chǎn)生的能量圖分布圖畸變這一客觀存在的問題提出有效解決辦法。

5、因此，利用傳感器拍攝紅外激光光斑時，投影區(qū)傾斜對光斑所產(chǎn)生的能量分布畸變的問題是亟待解決的。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供了一種高斯激光光斑能量分布測量方法及裝置，利用高斯激光照亮目標(biāo)區(qū)域，并使用專門的傳感器捕捉反射回來的紅外光，從而生成可視圖像，解決光斑攝取技術(shù)中因投影區(qū)傾斜所造成的光斑能量分布畸變問題。

2、本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種高斯激光光斑能量分布測量裝置，配合所述測量裝置設(shè)有投射面，所述測量裝置包括：

3、一激光輸出單元，用于向投射面輸出高斯激光；

4、一測距單元，配合激光輸出單元設(shè)置，用于獲取測距數(shù)據(jù)，采用投影法進(jìn)行光斑能量測量時，以圖像偏斜糾正方法對光斑的光強(qiáng)度分布修正，得到修正后光斑能量分布圖；

5、一圖像采集單元，設(shè)于激光輸出單元側(cè)部，用于接收經(jīng)投射區(qū)漫反射回的激光并輸出。

6、優(yōu)選地，所述測距單元與激光輸出單元的光源出口處于同一端面且朝向投影區(qū)；所述測距單元包括順次配合設(shè)于激光輸出單元外側(cè)的第二測距儀、第一測距儀和第三測距儀。

7、優(yōu)選地，激光輸出單元發(fā)射的激光功率密度小于投影區(qū)材料燒蝕閾值的50%。

8、優(yōu)選地，投影面的區(qū)域面積滿足，

9、

10、其中，z0為激光輸出單元的光源出口與投影區(qū)之間的距離，na為激光輸出單元的數(shù)值孔徑。

11、一種所述的高斯激光光斑能量分布測量裝置的測量方法，采用投影法進(jìn)行光斑能量測量時，以圖像偏斜糾正方法對光斑的光強(qiáng)度分布修正，得到修正后光斑能量分布圖。

12、優(yōu)選地，在激光輸出單元的光源出口的成像區(qū)域設(shè)置投影區(qū)，獲取光源出口側(cè)部的第一測距儀和第二測距儀到光源出口的距離x1、x2，獲取光源出口側(cè)部的第一測距儀和第三測距儀到光源出口的距離y3、y4，獲取第一測距儀、第二測距儀和第三測距儀分別到投影區(qū)且指向光斑端點處的距離l1、l2、l3，光斑的測量長軸的長度和光斑的測量短軸的長度滿足，

13、

14、。

15、優(yōu)選地，基于投影區(qū)與x、y軸投影之間的夾角，光斑任一點在x、y軸的投影測量長度為，該點距離光斑中心的測量距離為；

16、計算光斑長軸和短軸測量長度修正后的實際長軸長度、實際短軸長度，

17、

18、

19、所述光斑的任一點到光斑中心的修正后的實際距離滿足，

20、。

21、優(yōu)選地，，其中，i為高斯光斑能量強(qiáng)度，由激光器最大輸出功率決定，k=1,2,3，對應(yīng)校正后激光光斑的長軸和短軸的光斑能量強(qiáng)度，分別為激光光斑的長軸、短軸及光斑上任一點到光斑中心的距離在校正前與校正后的長度比值，，。

22、本發(fā)明涉及一種高斯激光光斑能量分布測量方法及裝置，以激光輸出單元輸出高斯激光，以測距單元配合激光輸出單元設(shè)置，用于獲取測距數(shù)據(jù)，采用投影法進(jìn)行光斑能量測量時，以圖像偏斜糾正方法對光斑的光強(qiáng)度分布修正，得到修正后光斑能量分布圖，圖像采集單元設(shè)于激光輸出單元側(cè)部，接收經(jīng)投射區(qū)漫反射回的激光并輸出。

23、本發(fā)明的有益效果在于，針對紅外激光定點拍攝，獲取光斑形貌；針對于投射區(qū)傾斜所產(chǎn)生的光斑能量分布圖畸變問題，設(shè)計方案消除畸變，保證了光斑能量分布攝取的質(zhì)量，為后續(xù)光路整形、光斑形貌分析奠定基礎(chǔ)。

技術(shù)特征：

1.一種高斯激光光斑能量分布測量裝置，配合所述測量裝置設(shè)有投射面，其特征在于：所述測量裝置包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高斯激光光斑能量分布測量裝置，其特征在于：所述測距單元與激光輸出單元的光源出口處于同一端面且朝向投影區(qū)；所述測距單元包括順次配合設(shè)于激光輸出單元外側(cè)的第二測距儀、第一測距儀和第三測距儀。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高斯激光光斑能量分布測量裝置，其特征在于：激光輸出單元發(fā)射的激光功率密度小于投影區(qū)材料燒蝕閾值的50%。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高斯激光光斑能量分布測量裝置，其特征在于：投影面的區(qū)域面積滿足，

5.一種權(quán)利要求1~4之一所述的高斯激光光斑能量分布測量裝置的測量方法，其特征在于：采用投影法進(jìn)行光斑能量測量時，以圖像偏斜糾正方法對光斑的光強(qiáng)度分布修正，得到修正后光斑能量分布圖。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測量方法，其特征在于：在激光輸出單元的光源出口的成像區(qū)域設(shè)置投影區(qū)，獲取光源出口側(cè)部的第一測距儀和第二測距儀到光源出口的距離x1、x2，獲取光源出口側(cè)部的第一測距儀和第三測距儀到光源出口的距離y3、y4，獲取第一測距儀、第二測距儀和第三測距儀分別到投影區(qū)且指向光斑端點處的距離l1、l2、l3，光斑的測量長軸的長度和光斑的測量短軸的長度滿足，

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的測量方法，其特征在于：基于投影區(qū)與x、y軸投影之間的夾角，光斑任一點在x、y軸的投影測量長度為，該點距離光斑中心的測量距離為；

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的測量方法，其特征在于：，其中，i為高斯光斑能量強(qiáng)度，由激光器最大輸出功率決定，k=1,2,3，對應(yīng)校正后激光光斑的長軸和短軸的光斑能量強(qiáng)度，分別為激光光斑的長軸、短軸及光斑上任一點到光斑中心的距離在校正前與校正后的長度比值，，。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種高斯激光光斑能量分布測量方法及裝置，以激光輸出單元輸出高斯激光，以測距單元配合激光輸出單元設(shè)置，用于獲取測距數(shù)據(jù)，采用投影法進(jìn)行光斑能量測量時，以圖像偏斜糾正方法對光斑的光強(qiáng)度分布修正，得到修正后光斑能量分布圖，圖像采集單元設(shè)于激光輸出單元側(cè)部，接收經(jīng)投射區(qū)漫反射回的激光并輸出。本發(fā)明針對紅外激光定點拍攝，獲取光斑形貌；針對于投射區(qū)傾斜所產(chǎn)生的光斑能量分布圖畸變問題，設(shè)計方案消除畸變，保證了光斑能量分布攝取的質(zhì)量，為后續(xù)光路整形、光斑形貌分析奠定基礎(chǔ)。

技術(shù)研發(fā)人員：陳智君,張敬宇,張群莉,姚建華,張航,姚喆赫
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2