[發明專利]一種基于半導體激光準直的反射式垂直度檢測系統及方法

在審

• 申請號: 201711003417.3
• 申請日: 2017-10-24
• 公開（公告）號: CN107702664A
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 莫蔚靖;龍忠杰;徐小力
• 申請（專利權）人: 北京信息科技大學
• 主分類號: G01B11/26
• 分類號: G01B11/26;G01C15/12
• 代理公司: 北京遠創理想知識產權代理事務所(普通合伙)11513
• 代理人: 張素妍

技術領域

本發明涉及一種垂直度檢測系統及方法，特別是關于一種在工業領域中應用的基于半導體激光準直的反射式垂直度檢測系統及方法。

背景技術

現階段對具有圓弧面物體的垂直度檢測基本上是憑借工人的經驗或者使用圖像處理的方式對具有漫反射的圓弧物體進行垂直度檢測并對其定點打孔。前者需要工人大量的臨床實踐經驗，對工人經驗以及當時身體狀況要求較高；而后者由于應用涉及圖像處理等一系列昂貴的組成器件(高清CCD攝像頭、傳導光纖、PC、定位器件等)，成本較高，且操作較為不便。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種基于半導體激光準直的反射式垂直度檢測系統及方法，其能對具有反射特性的圓弧面物體進行垂直度檢測、定位，降低生產成本和生產難度，提高操作的便利性。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種基于半導體激光準直的反射式垂直度檢測系統，其特征在于：該系統包括半導體激光器、半透半反鏡、鏡面全反射鏡、CCD和鉆孔器；所述鉆孔器采用軸中空的倒T型結構，其端部對應于圓弧物體表面，與端部垂直的延伸部內設置有所述半導體激光器和半透半反鏡；位于所述延伸部側壁設置有一通孔，該通孔的圓心與所述半透半反鏡的中心位于同一水平線；所述半導體激光器發射出的激光光束傳輸至所述半透半反鏡后，分為第一透射光和第一反射光；所述第一透射光經透明介質垂直照射在所述圓弧物體表面上后，反射回所述半透半反鏡，經所述半透半反鏡再次分束成第二透射光和第二反射光；所述第二反射光穿過所述通孔照射在位于所述鉆孔器外部的所述鏡面全反射鏡，所述鏡面全反射鏡與所述通孔位置對應設置；所述第二反射光經所述鏡面全反射鏡后反射至所述CCD。

進一步，所述半導體激光器發射出的激光光束與所述鉆孔器同軸。

進一步，所述半透半反鏡的分光比為50:50。

進一步，所述半透半反鏡呈傾斜設置在所述鉆孔器的延伸部內，所述半透半反鏡與所述半導體激光器發射出的準直激光光束夾角為45°。

為實現上述目的，本發明還采取另一種技術方案：一種基于半導體激光準直的反射式垂直度檢測方法，其特征在于包括以下步驟：1)設置一包括半導體激光器、半透半反鏡、鏡面全反射鏡、CCD和鉆孔器的檢測系統，半導體激光器和半透半反鏡設置在鉆孔器內部，鏡面全反射鏡和CCD設置在鉆孔器外部；2)半導體激光器發射出高斯激光光斑打到半透半反鏡后分為第一透射光和第一反射光；3)第一透射光垂直打到圓弧物體表面并反射回半透半反鏡；4)半透半反鏡將反射光再次分束成第二透射光和第二反射光；5)第二反射光經過鏡面全反射鏡反射到CCD；6)通過CCD實時讀取高斯激光光斑圖像信息，利用相應的算法計算高斯激光光斑中心與CCD中心位置距離；7)通過調整鉆孔器的位置，直到讀取的高斯激光光斑中心與CCD中心重合，則鉆孔器軸中心延長線與圓弧物體表面的交點即為其垂直點。

進一步，所述相應的算法為：6.1)光斑打到CCD后，從CCD讀取的圖像是一個近似圓的亮斑；6.2)通過對CCD圖像進行讀取并對其進行圖像的二值化、霍夫變換，最后求出亮斑的圓心坐標；6.3)通過兩點間距離公式求出實際接收光斑圖像的圓心坐標與CCD中心位置的距離。

本發明由于采取以上技術方案，其具有以下優點：1、本發明利用非接觸式激光對物體表面進行垂直度檢測，降低生產成本和生產難度，提高操作的便利性。2、本發明通過采用半透半反鏡、鏡面全反射鏡和CCD對圓弧面物體進行垂直度檢測，其操作方便，定位準確。

附圖說明

圖1是本發明的整體結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細的描述。