[發(fā)明專利]一種基于立體機器視覺的激光自動聚焦打擊裝置

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• 申請日: 2019-01-09
• 公開（公告）號: CN109495692A
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發(fā)明（設計）人: 向陽;林潔雯;李亞軍;熊瑛;胡正方;陳益千
• 申請（專利權）人: 湖南農業(yè)大學
• 主分類號: H04N5/232
• 分類號: H04N5/232;H01S5/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種基于立體機器視覺的激光自動聚焦打擊裝置，基于立體機器視覺的激光自動聚焦打擊裝置由激光發(fā)射器、聚焦鏡頭、雙目視覺系統(tǒng)、步進電機、同步帶傳動系統(tǒng)、絕對值編碼器和控制器組成。基于立體機器視覺的激光自動聚焦打擊裝置工作時，通過雙目視覺系統(tǒng)獲取視野下方圖像，并通過圖像處理獲得圖像中央目標的距離信息，通過步進電機驅動同步帶傳動系統(tǒng)進而驅動聚焦鏡頭旋轉從而改變焦距，使激光聚焦于目標，發(fā)射激光束實現(xiàn)自動聚焦打擊。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明能夠方便地安裝于相關激光設備上，具有激光打擊能量集中、激光發(fā)射器無需軸向移動、調焦范圍寬、調焦精度高及自動化程度高的優(yōu)點。

技術領域

本發(fā)明涉及激光自動調焦技術領域，尤其涉及一種基于立體機器視覺的激光自動聚焦打擊裝置。

背景技術

激光是20世紀以來繼核能、半導體之后，人類的又一重大發(fā)明，具有單色性好、方向性好、能量密度高等優(yōu)點，在很多領域得到了廣泛的應用。利用激光能量密度高的優(yōu)點可以實現(xiàn)對害蟲等特定目標的快速打擊，但要實現(xiàn)最佳打擊效果則必須保證合適的焦距，才能將激光能量盡可能聚集以達到最高的能量密度。在激光調焦技術方面，目前最常用的調焦方式是手動調焦，這種方法僅適用于同一距離目標的激光打擊，對于不同距離目標的激光打擊則會由于焦點不一致影響打擊效果。現(xiàn)有的自動調焦技術多通過紅外傳感器監(jiān)測激光發(fā)射端與目標的距離，并通過電機調整激光發(fā)射器在軸向的位置，使焦點聚焦于目標上。這種方式雖能夠適應不同距離的激光打擊，但是激光發(fā)射器在軸向調整占用大量的時間，工作效率較低。同時，高度調整范圍越大，激光發(fā)射器在軸向占用的空間越大，不具有良好的通用性。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于針對目前激光自動調焦技術速度慢、通用性差等問題，提出一種基于立體機器視覺的激光自動聚焦打擊裝置。

為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明采取以下技術方案：一種基于立體機器視覺的激光自動聚焦打擊裝置，包括激光發(fā)射器，聚焦鏡頭，雙目視覺系統(tǒng)，步進電機，同步帶傳動系統(tǒng)，絕對值編碼器和控制器組成。所述激光發(fā)射器為半導體激光器，所述聚焦鏡頭通過螺旋接口安裝在所述激光發(fā)射器的激光輸出口。所述的雙目視覺系統(tǒng)用于獲取打擊目標的距離信息，包括兩臺規(guī)格參數相同的相機，兩臺相機分別同向平行等距安裝在激光發(fā)射器的兩側，所述步進電機采用雙輸出軸結構，平行安裝于激光發(fā)射器的另一側。所述同步帶傳動系統(tǒng)包括兩個同步輪和一根同步帶，兩個同步輪中一個與聚焦鏡頭相連接，另一個與所述步進電機的一端輸出軸相連接。所述絕對值編碼器與所述步進電機的另一端輸出軸相連接，所述步進電機旋轉時通過所述同步帶傳動系統(tǒng)驅動聚焦鏡頭旋轉從而改變焦距，所述步進電機同時驅動所述絕對值編碼器，所述絕對值編碼器提供所述步進電機的絕對轉角信息進而提供實際焦距的信息。所述控制器與所述激光發(fā)射器、所述雙目視覺系統(tǒng)、所述步進電機及所述絕對值編碼器相連接。工作時，通過雙目視覺系統(tǒng)獲取視野下方圖像，并通過圖像處理獲得圖像中央目標的距離信息，通過步進電機驅動同步帶傳動系統(tǒng)進而驅動聚焦鏡頭旋轉從而改變焦距，使激光聚焦于目標，發(fā)射激光束實現(xiàn)自動聚焦打擊。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是，提供一種基于立體機器視覺的激光自動聚焦打擊裝置，通過雙目視覺系統(tǒng)獲取目標距離信息，并通過步進電機和同步帶傳動系統(tǒng)驅動聚焦鏡頭旋轉實現(xiàn)焦距調整，保證激光聚焦在目標上。相對現(xiàn)有激光自動調焦技術，本發(fā)明能夠方便地安裝于相關激光設備上，具有激光打擊能量集中、激光發(fā)射器無需軸向移動、調焦范圍寬、調焦精度高及自動化程度高的優(yōu)點。

附圖說明

圖1所示為基于立體機器視覺的激光自動聚焦打擊裝置軸測圖。

圖2所示為基于立體機器視覺的激光自動聚焦打擊裝置系統(tǒng)控制原理圖。

圖3所示為本發(fā)明基于立體機器視覺的激光自動聚焦打擊原理示意圖。

圖中：1、激光發(fā)射器；2、相機；3、同步帶；4、聚焦鏡頭；5、同步輪；6、步進電機；7、絕對值編碼器。

具體實施方式