[發(fā)明專利]一種基于光敏傳感器的激光振鏡標定系統(tǒng)及其標定方法

有效

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• 申請日: 2020-09-18
• 公開（公告）號: CN112304568B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 涂俊超;徐兵;史慈南
• 申請（專利權(quán)）人: 光量信息科技（寧波）有限公司
• 主分類號: G01M11/00
• 分類號: G01M11/00;G01M11/02;G01B11/00
• 代理公司: 寧波中致力專利代理事務(wù)所(普通合伙) 33322
• 代理人: 周凱

本發(fā)明公開了一種基于光敏傳感器的激光振鏡標定系統(tǒng)及其標定方法，其中標定系統(tǒng)包括激光振鏡掃描裝置、光敏傳感裝置、靶點設(shè)置裝置和總控裝置；所述激光振鏡掃描裝置包括激光發(fā)射器、準直擴束裝置、聚焦裝置和二維振鏡掃描頭；所述光敏傳感裝置包括光敏傳感器和光學(xué)分光聚焦裝置；所述靶點設(shè)置裝置包括平移機構(gòu)，所述平移機構(gòu)上連接有布置若干反光靶點的投影截面，所述反光靶點的空間坐標由攝影測量設(shè)備測量；所述總控裝置包括控制板和電腦主機；所述光敏傳感器響應(yīng)由激光發(fā)射器發(fā)射并經(jīng)投影截面反射后的激光束信號。本發(fā)明具有能夠在大的掃描區(qū)間內(nèi)對激光振鏡進行標定，標定好的激光振鏡可應(yīng)用于遠距離、大范圍的激光定位投影的優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光振鏡標定技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于光敏傳感器的激光振鏡標定系統(tǒng)及其標定方法。

背景技術(shù)

激光振鏡掃描裝置(簡稱激光振鏡)是一個能夠精準控制激光束光路的光學(xué)反射裝置。得益于激光振鏡制造水平的不斷提高，目前它能夠達到的激光掃描定位精度與掃描速度都有了質(zhì)的飛躍，使得激光振鏡的應(yīng)用從早期的平面激光打標加工拓展到高精度的三維曲面激光加工、激光3D定位投影、激光3D掃描、激光動態(tài)追蹤等諸多方面。無論是基于激光振鏡的二維或是三維應(yīng)用，都需要對激光振鏡進行一個精確的標定，才能依靠標定好的激光振鏡完成各應(yīng)用中的具體任務(wù)。

相比于早期的激光平面打標，激光振鏡的應(yīng)用從小范圍的二維平面掃描擴展到了大范圍的三維空間掃描。特別是針對激光3D定位投影這個具體應(yīng)用，經(jīng)常需要激光振鏡對遠距離、大范圍的目標進行高精度的定位投影，例如激光3D定位投影應(yīng)用于大飛機制造環(huán)節(jié)中的復(fù)合材料鋪層定位，在該過程中需要激光振鏡能夠?qū)?0米開外分布在100平米范圍內(nèi)的目標空間曲線進行定位投影，定位誤差不超過0.7mm。大范圍的空間掃描對于激光振鏡的標定帶來了困難，其主要體現(xiàn)在兩個方面：1)激光振鏡自身并不具備獲取外界空間位置信息的能力；2)借助外在測量設(shè)備(例如視覺測量)很難在大范圍的掃描空間內(nèi)采集高精度的標定數(shù)據(jù)。因此，亟需研發(fā)一種針對大范圍空間定位投影應(yīng)用的激光振鏡標定技術(shù)，使其能夠很好地應(yīng)用于大范圍的激光3D定位投影。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提供一種基于光敏傳感器的激光振鏡標定系統(tǒng)及其標定方法。它具有能夠在大的掃描區(qū)間內(nèi)對激光振鏡進行標定，標定好的激光振鏡可應(yīng)用于遠距離、大范圍的激光定位投影的優(yōu)點。

本發(fā)明的技術(shù)方案：本發(fā)明的一種基于光敏傳感器的激光振鏡標定系統(tǒng)，包括激光振鏡掃描裝置、光敏傳感裝置、靶點設(shè)置裝置和總控裝置；所述激光振鏡掃描裝置包括激光發(fā)射器、準直擴束裝置、聚焦裝置和二維振鏡掃描頭；所述光敏傳感裝置包括光敏傳感器和光學(xué)分光聚焦裝置；所述靶點設(shè)置裝置包括平移機構(gòu)，所述平移機構(gòu)上連接有布置若干反光靶點的投影截面，所述反光靶點的空間坐標由攝影測量設(shè)備測量；所述總控裝置包括控制板和電腦主機，所述控制板用于協(xié)同控制二維振鏡掃描頭、激光發(fā)射器、聚焦裝置、光敏傳感器和平移機構(gòu)；所述光敏傳感器響應(yīng)由激光發(fā)射器發(fā)射并經(jīng)投影截面反射后的激光束信號。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明標定系統(tǒng)的有益效果體現(xiàn)在：利用激光振鏡掃描裝置投射出的激光束本身具有良好的準直性這一特點，設(shè)置了一個可移動的布置若干反光靶點的投影截面，激光束投射到反光靶點后大部分能量可以原路返回，本發(fā)明在激光束返回路徑上設(shè)置了由光敏傳感器、濾鏡、聚焦鏡和分光鏡組成的光敏傳感裝置，可以探測返回激光束的能量，從而來確定某條具體激光振鏡掃描裝置出射激光束的光路，從而為遠距離、大范圍的激光振鏡標定數(shù)據(jù)采樣提供了一種很好的實現(xiàn)方式，進而使得通過本發(fā)明提出的標定方法的激光振鏡掃描裝置能夠很好的應(yīng)用于大范圍的激光3D定位投影。

前述的一種基于光敏傳感器的激光振鏡標定系統(tǒng)中，所述攝影測量設(shè)備為一次測量投影截面上多個反光靶點空間坐標的測量設(shè)備。

前述的一種基于光敏傳感器的激光振鏡標定系統(tǒng)中，所述光學(xué)分光聚焦裝置包括濾鏡、聚焦鏡和分光鏡。