[發明專利]一種用于激光剪切散斑系統的剪切鏡調節及其校準裝置及方法

有效

• 申請號: 202210583343.X
• 申請日: 2022-05-25
• 公開（公告）號: CN115165309B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: 吳戰武;王鴻宇;張渝;李輝;劉洋;代穎軍;白利兵;張杰;陸韡;楊時敏
• 申請（專利權）人: 上海航天化工應用研究所
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 龐靜

本發明公開了一種用于激光剪切散斑系統的剪切鏡調節及其校準方法，通過平衡彈簧、中心旋轉支架、精密螺桿及步進電機設計了一種改進的剪切鏡調節裝置，同時使用特定激光圖像發生器生成校準圖案，利用激光圖案尺寸不隨距離變化的特性，設計了相應的剪切鏡調節量的自動校準及量化方法，能夠實現圖像與被測面實際尺寸的對應，有效地提高激光剪切散斑檢測系統的實際使用效率，避免繁瑣的人工校對與計算過程。

技術領域

本發明涉及激光剪切散斑檢測系統領域，具體的，主要針對基于邁克爾遜干涉原理的激光剪切散斑檢測系統，用于對此類系統中的剪切鏡進行自動調節及校準，實現激光散斑剪切量的精確可控與量化。

背景技術

在激光剪切散斑檢測應用中，剪切量的正確設置對檢測結果有極大的影響，增大剪切量可提高檢測靈敏度，然而過大的剪切量會導致檢測結果失真,無法檢測出尺寸小于剪切量的缺陷；減小剪切量可以提升對缺陷全貌的刻畫能力，但會缺失對缺陷細節的敏感性。精確的剪切量控制需要ccd像素與實際檢測面的對應關系。由于被檢測目標的距離、區域等隨檢測條件、環境等因素變化，因此剪切量難以進行精確的標定及量化。傳統的激光剪切散斑檢測系統通過僅以CCD像素為基準來設置剪切量，與實際被測面沒有對應關系，這造成在檢測應用中，對檢測缺陷結果的標定與量化有極大困難。

發明內容

本發明的目的是：克服現有技術的不足，提供一種用于激光剪切散斑系統的剪切鏡調節及其校準裝置及方法，能夠有效地提高激光剪切散斑檢測系統的實際檢測速度與效率，避免繁瑣的人工校對核準流程

本發明的技術方案是：一種用于激光剪切散斑系統的剪切鏡調節及其校準裝置，包括激光剪切散斑背景激光激勵裝置，分光棱鏡，相移平面鏡，剪切鏡，感光CCD單元，前置鏡頭，剪切鏡調節裝置；所述的剪切鏡調節裝置包括安裝在剪切鏡背面中心位置的旋轉支架、兩個平衡彈簧以及兩個由步進電機驅動的精密螺桿；所述兩個平衡彈簧位于旋轉支架同側用于穩定剪切鏡鏡面位置，位于旋轉支架另一側的兩個精密螺桿用于在步進電機的驅動下調節剪切鏡偏轉量。

優選的，裝置還包括激光發生器，所述的激光發生器產生已知尺寸的激光校準圖案，所述激光校準圖案為空心且外形封閉的幾何圖形。

優選的，所述激光校準圖案優選空心等腰或等邊三角形。

一種利用所述裝置實現的剪切鏡調節及校準方法，包括：

S1、打開激光發生器，在被測面上投影相應的標準圖案；

S2、從感光CCD單元中采集一幅圖像，并進行圖像邊緣檢測，再從邊緣檢測結果中提取封閉區域；

S3、通過封閉區域中連通區域的個數判斷當前剪切量等級；根據不同的剪切量等級計算當前的剪切量Δx,Δy；

S4、利用剪切鏡調節裝置驅動剪切鏡分別在X和Y方向偏轉，即產生剪切角Δθ_x,Δθ_y,重復步驟S2至S3得到新的剪切量Δx′,Δy′,進而得到剪切量與剪切角的對應關系Δθ_x→(Δx′-Δx),Δθ_y→(Δy′-Δy)；

S5、根據上述對應關系，調節剪切鏡的剪切角，使得標準圖案完全重合，此時剪切鏡在X與Y方向上的剪切量都為0,由此實現了校準的目的；

上述X方向為水平方向；Y是垂直方向，與精密螺桿在剪切鏡背面觸點連線平行。

優選的，方法還包括：

已知被測面上投影的標準圖案內部空心區域面積為S_inner,標準圖案完全重合后其連通區域S′_inner所占用的像素點總數為N，則像素與實際尺寸的量化對應關系為N/S_inner，由此得到實際尺寸與像素之間的對應關系。