[發明專利]一種自動調節焦距的方法

在審

• 申請號: 201611227204.4
• 申請日: 2016-12-27
• 公開（公告）號: CN106873124A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 李海艷;陳新;何浩;魏登明;黃運保
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: G02B7/28
• 分類號: G02B7/28;G01S17/08
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所44329
• 代理人: 楊曉松

技術領域

本發明涉及激光清洗的技術領域，尤其涉及到一種自動調節焦距的方法。

背景技術

隨著現代激光技術的成熟，激光加工已經進入各種行業領域。其中，激光除銹清洗技術在大型海洋工程裝備除銹、輪胎模具清洗、文物及公共設施維護等領域皆有著廣泛應用，具有無接觸、無損傷、綠色環保、可控改變基底表面形態、較高工作效率等顯著特點。但是，激光技術在清洗過程的重要技術難題也顯現出來：如何才能很好加深激光的作用域？

我們容易發現，針對現代激光處理材料表面的清洗過程，為了加深激光作用域，焦距的調節是至關重要的一環。焦距不對，激光的能量就不能很好地在加工表面聚集，不能達到預期效果。現在的焦距調節還僅僅是依靠光學設計的技術，通過添加或減少光學鏡片來實現焦距的寬作用范圍。因此焦距調節范圍很小，可塑性不高，對一些復雜的加工零件進行清洗的時候，無法起很好的作用。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種自動化和智能化高、解決焦距設計過程中出現作用范圍小的問題、焦距調節范圍大、使激光處理表面清洗技術更全面、更有效的自動調節焦距的方法。

為實現上述目的，本發明所提供的技術方案為：一種自動調節焦距的方法，包括以下步驟：

(1)激光束高速測量待測試物體到鏡片組的距離；

(2)轉動待測試物體，使激光束打向物體其他部分；

(3)系統接收距離信息，該距離為此刻鏡片組中心至測試物體表面的直線距離；

(4)系統通過設置好的算法進行高速計算，并返回微調操作信號；

(5)系統將微調操作信號傳給壓電陶瓷微型驅動器，并判斷是否進行微調操作；

(6)驅動器接收信號，對鏡片進行微調，從而改變鏡片組焦距，實現焦距與測量值相同；

(7)微調完成，在移動過后的待測試物體表面依然形成聚焦的激光點。

進一步地，步驟(1)中采用激光相位法測距。

進一步地，鏡片組由四塊不同且順序固定的凹鏡組成，其中，第三和第四鏡片組成復合透鏡，壓電陶瓷微型驅動器安裝在鏡片的底端，根據測量的距離對各個鏡片之間的相對位置進行微調，動態調整整個鏡片組的焦距。

進一步地，四塊凹鏡的選擇由設備的視場大小、孔徑大小以及球差和像差因素決定。

進一步地，鏡頭焦距、視場大小及鏡頭到被攝取物體的距離的關系如下：

f＝wL/W

f＝hL/H

f：鏡頭焦距，w：圖象的寬度，W：被攝物體寬度，L：被攝物體至鏡頭的距離，h：圖象高度，H：被攝物體的高度。

進一步地，步驟(4)中的算法通過以下步驟得出：根據制作出的激光清洗用的鏡頭，預先做實驗，進行標定，生成對應位置關系表，根據表的數據，運用數據擬合的方式分別得到四個鏡片的公式，再根據公式得到需要調整的鏡片的位置。

與現有技術相比，本方案利用激光相位法高速測距，接收待測試物體到鏡片組的距離，對得到的數據進行計算，并由壓電陶瓷微型驅動器控制鏡片組微調，最后達到調節焦距的效果。調節焦距的全過程自動化和智能化，大大提高了焦距調節的效率，解決焦距設計過程中出現的作用范圍小問題，擴大焦距調節范圍，使激光處理表面清洗技術更全面、更有效。

附圖說明

圖1為本發明的流程示意圖；

圖2為本發明中可調鏡片組的結構圖；

圖3為可調鏡片組在不同位置的光學仿真圖。

圖中：1-鏡片組，2-壓電陶瓷微型驅動器。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明作進一步說明：

參見附圖1至3所示，本實施例所述的一種自動調節焦距的方法，包括以下步驟：

(1)利用激光相位法高速測量待測試物體到鏡片組的距離；

(2)轉動待測試物體，使激光束打向物體其他部分；

(3)系統接收一個距離信息，該距離為此刻鏡片組中心至測試物體表面的直線距離；

(4)系統通過設置好的算法進行高速計算，并返回一個微調操作信號；

(5)系統將微調操作信號傳給壓電陶瓷微型驅動器，并判斷是否進行微調操作；

(6)驅動器接收信號，對鏡片進行微調，從而改變鏡片組焦距，實現焦距與測量值相同；

(7)微調完成，在移動過后的待測試物體表面依然形成聚焦的激光點。