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一種用于激光振鏡系統(tǒng)的十字線增量標(biāo)定方法
【專利摘要】一種用于激光振鏡系統(tǒng)的十字線增量標(biāo)定方法，采用十字線增量掃描、光學(xué)傳感器測(cè)量分析的方法，不需要傳統(tǒng)的標(biāo)定板，只需要結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的自動(dòng)化測(cè)量裝置，在保證了標(biāo)定精度的情況下，有效地降低了人為因素的影響，減少了工作量；同時(shí)，可以很好地適用于大尺寸平面的標(biāo)定。
【專利說明】一種用于激光振鏡系統(tǒng)的十字線增量標(biāo)定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光振鏡系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于激光振鏡系統(tǒng)的十字線增量標(biāo)定方法。
【背景技術(shù)】
[0002]激光振鏡系統(tǒng)是采用激光器作為光源，其發(fā)出的激光光束經(jīng)過掃描振鏡，以及相關(guān)光學(xué)器件，聚焦在平面上，通過計(jì)算機(jī)可以控制激光在平面上的掃描軌跡。因此，在激光掃描過程中，準(zhǔn)確的掃描路徑對(duì)于保證軌跡精度尤為重要。然而，由于激光器、掃描振鏡等相關(guān)光學(xué)器件存在安裝誤差，光路對(duì)準(zhǔn)時(shí)存在對(duì)準(zhǔn)誤差，光斑在平面中也存在離焦誤差等等，這些都會(huì)造成激光器發(fā)出的激光光束不能按照理想的軌跡掃描。所以，通常激光振鏡系統(tǒng)在投入工作前，都需要采用一定的方法對(duì)激光器在平面上的激光光束進(jìn)行校準(zhǔn)和標(biāo)定?，F(xiàn)有的標(biāo)定方法通常采用與平面尺寸匹配的標(biāo)定板或是標(biāo)定紙，然后讓激光在其表面打上規(guī)定的點(diǎn)或是進(jìn)行規(guī)定軌跡的掃描，然后測(cè)量掃描軌跡與標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)或線的誤差，并通過軟件進(jìn)行補(bǔ)償和校準(zhǔn)。這樣的標(biāo)定方法可以在一定程度上校正激光光束位置，但是，其仍然存在如下不足:
[0003]一、人工觀察控制，精度依賴于進(jìn)行標(biāo)定人員的經(jīng)驗(yàn)與技巧?，F(xiàn)有的標(biāo)定方法中，首先需要將標(biāo)定板或標(biāo)定紙安裝到特定的位置，以保證其標(biāo)定面與原有平面平齊，然后又至少需要進(jìn)行9個(gè)點(diǎn)的校準(zhǔn)與標(biāo)定，這當(dāng)中主要依靠標(biāo)定人員觀察，從而判斷激光光斑或是激光軌跡是否與標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)或線重合，具有較大的主觀人為因素，可能會(huì)使標(biāo)定精度不合要求。
[0004]二、不適用于采用多激光器設(shè)備的激光標(biāo)定。目前，在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)出現(xiàn)采用多個(gè)激光器的機(jī)械激光設(shè)備，該設(shè)備可以讓多個(gè)激光器在同一掃描平面上，對(duì)同一目標(biāo)進(jìn)行分區(qū)協(xié)同掃描。因此，此類設(shè)備就要求不同激光器需要具有很好的配合精度，且其平面尺寸也往往較大。如果采用現(xiàn)有的標(biāo)定方法，就要求其標(biāo)定板和標(biāo)定紙也要有與之匹配的大幅面，而一個(gè)大尺寸的標(biāo)定板和標(biāo)定紙，其加工成本較高，且不能很好地保證標(biāo)定點(diǎn)的尺寸和位置精度。同時(shí)，大型標(biāo)定板不好攜帶，不利于遠(yuǎn)程激光振鏡系統(tǒng)的維護(hù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種用于激光振鏡系統(tǒng)的十字線增量標(biāo)定方法，能夠在保證精度的前提下，有效地降低人為主觀因素的影響，實(shí)現(xiàn)精度控制的自動(dòng)化和智能化；應(yīng)用于采用多激光器的機(jī)械激光設(shè)備，可以簡(jiǎn)便地實(shí)現(xiàn)大幅面平面尺寸的激光標(biāo)定。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0007]—種用于激光振鏡系統(tǒng)的十字線增量標(biāo)定方法，包括下列步驟:
[0008]I)首先在需要進(jìn)行標(biāo)定工作的激光振鏡系統(tǒng)的工控機(jī)上，打開標(biāo)定軟件以及相關(guān)文件；[0009]2)打開激光器I的電源，使其發(fā)射出激光光束，激光光束經(jīng)過兩個(gè)反射鏡2反射后進(jìn)入動(dòng)態(tài)聚焦鏡3，然后再進(jìn)入掃描振鏡系統(tǒng)4，調(diào)節(jié)反射鏡2、動(dòng)態(tài)聚焦鏡3和掃描振鏡系統(tǒng)4的安裝位置，使激光光束聚焦于平面7 ；
[0010]3)在平面7上安裝標(biāo)定裝置支撐架6以及光學(xué)傳感器5，采用墊片反復(fù)調(diào)整標(biāo)定裝置支撐架6高度，保證其上的光學(xué)傳感器5的上平面與平面7平齊，光學(xué)傳感器5為PSD傳感器、CCD傳感器或平面四象限光電傳感器；
[0011]4)通過標(biāo)定軟件控制掃描振鏡系統(tǒng)4，使激光光斑出現(xiàn)在平面7上標(biāo)定軟件設(shè)定的某一個(gè)標(biāo)定點(diǎn)，保持激光器I持續(xù)發(fā)射所能達(dá)到的最小功率激光；
[0012]5)根據(jù)激光光斑位置調(diào)整標(biāo)定裝置支撐架6以及光學(xué)傳感器5的位置，使光學(xué)傳感器5的中心位置與光斑位置對(duì)齊；
[0013]6)以此時(shí)光斑位置為基點(diǎn)0，通過標(biāo)定軟件控制激光光斑分別向上、向下、向左、向右各掃描5?7mm距離，分別達(dá)到最遠(yuǎn)距離的位置為C、D、A、B，其中OC與0D，0A與OB在標(biāo)定軟件所定義的坐標(biāo)系中距離相同；
[0014]7)由于實(shí)際激光光學(xué)系統(tǒng)存在各種形式的誤差，因此標(biāo)定軟件所定義的距離與實(shí)際激光掃描的距離不同，即會(huì)造成OC與0D，OA與OB不相等，此時(shí)，通過光學(xué)傳感器5測(cè)量出OC與0D，OA與OB的長(zhǎng)度；
[0015]8)將OC與0D，0A與OB的長(zhǎng)度通過數(shù)據(jù)采集的方式輸入到工控機(jī)中，再通過標(biāo)定軟件的誤差校正模塊分析它們之間的長(zhǎng)度差，從而調(diào)整控制系統(tǒng)的參數(shù)來校正誤差；
[0016]9)針對(duì)剩余標(biāo)定軟件規(guī)定的標(biāo)定點(diǎn)，重復(fù)進(jìn)行上述步驟4)?步驟8)，直至標(biāo)定完成；
[0017]10)完成標(biāo)定后取出標(biāo)定裝置支撐架6以及光學(xué)傳感器5。
[0018]由于本發(fā)明采用十字線增量掃描、光學(xué)傳感器測(cè)量分析的方法，不需要傳統(tǒng)的標(biāo)定板，只需要結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的自動(dòng)化測(cè)量裝置，在保證了標(biāo)定精度的情況下，有效地降低了人為因素的影響，減少了工作量；同時(shí)，可以很好地適用于大尺寸平面的標(biāo)定。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明所用設(shè)備的示意圖。
[0020]圖2是本發(fā)明標(biāo)定裝置的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0022]一種用于激光振鏡系統(tǒng)的十字線增量標(biāo)定方法，包括下列步驟:
[0023]I)首先在需要進(jìn)行標(biāo)定工作的激光振鏡系統(tǒng)的工控機(jī)上，打開標(biāo)定軟件以及相關(guān)文件；
[0024]2)參照?qǐng)D1，打開激光器I的電源，使其發(fā)射出激光光束，激光光束經(jīng)過兩個(gè)反射鏡2反射后進(jìn)入動(dòng)態(tài)聚焦鏡3，然后再進(jìn)入掃描振鏡系統(tǒng)4，調(diào)節(jié)反射鏡2、動(dòng)態(tài)聚焦鏡3和掃描振鏡系統(tǒng)4的安裝位置，使激光光束可以理想地聚焦于平面7 ；
[0025]3)在平面7上安裝標(biāo)定裝置支撐架6以及光學(xué)傳感器5，采用墊片反復(fù)調(diào)整標(biāo)定裝置支撐架6高度，保證其上的光學(xué)傳感器5的上平面與平面7平齊，光學(xué)傳感器5為PSD傳感器、CCD傳感器或平面四象限光電傳感器；
[0026]4)通過標(biāo)定軟件控制掃描振鏡系統(tǒng)4，使激光光斑出現(xiàn)在平面7上標(biāo)定軟件設(shè)定的某一個(gè)標(biāo)定點(diǎn)，保持激光器I持續(xù)發(fā)射所能達(dá)到的最小功率激光；
[0027]5)根據(jù)激光光斑位置調(diào)整標(biāo)定裝置支撐架6以及光學(xué)傳感器5的位置，使光學(xué)傳感器5的中心位置與光斑位置對(duì)齊；
[0028]6)參照?qǐng)D2，以此時(shí)光斑位置為基點(diǎn)0，通過標(biāo)定軟件控制激光光斑分別向上、向下、向左、向右各掃描5?7mm距離，分別達(dá)到最遠(yuǎn)距離的位置為C、D、A、B，其中OC與0D，OA與OB在標(biāo)定軟件所定義的坐標(biāo)系中距離相同；
[0029]7)由于實(shí)際激光光學(xué)系統(tǒng)存在各種形式的誤差，因此標(biāo)定軟件所定義的距離與實(shí)際激光掃描的距離不同，即會(huì)造成OC與0D，OA與OB不相等，此時(shí)，通過光學(xué)傳感器5測(cè)量出OC與0D，OA與OB的長(zhǎng)度；
[0030]8)將OC與0D，0A與OB的長(zhǎng)度通過數(shù)據(jù)采集的方式輸入到工控機(jī)中，再通過標(biāo)定軟件的誤差校正模塊分析它們之間的長(zhǎng)度差，從而調(diào)整控制系統(tǒng)的參數(shù)來校正誤差；
[0031]9)針對(duì)剩余標(biāo)定軟件規(guī)定的標(biāo)定點(diǎn)，重復(fù)進(jìn)行上述步驟4)?步驟8)，直至標(biāo)定完成；
[0032]10)完成標(biāo)定后取出標(biāo)定裝置支撐架6以及光學(xué)傳感器5。
[0033]本發(fā)明采用十字線增量掃描、光學(xué)傳感器分析的方法，不采用傳統(tǒng)人為測(cè)量進(jìn)行標(biāo)定的方法，不再需要傳統(tǒng)的標(biāo)定板或者是標(biāo)定紙，只需要結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的自動(dòng)化測(cè)量裝置，就可以很好地保證較高的標(biāo)定精度，有效地降低了人為因素的影響，減少了工作量；同時(shí)，可以適用于采用多激光器增機(jī)械激光設(shè)備的大尺寸平面的激光標(biāo)定，并且標(biāo)定精度并不受平面大小影響。
【權(quán)利要求】
1.一種用于激光振鏡系統(tǒng)的十字線增量標(biāo)定方法，其特征在于，包括下列步驟: 1)首先在需要進(jìn)行標(biāo)定工作的激光振鏡系統(tǒng)的工控機(jī)上，打開標(biāo)定軟件以及相關(guān)文件; 2)打開激光器(I)的電源，使其發(fā)射出激光光束，激光光束經(jīng)過兩個(gè)反射鏡(2)反射后進(jìn)入動(dòng)態(tài)聚焦鏡(3)，然后再進(jìn)入掃描振鏡系統(tǒng)(4)，調(diào)節(jié)反射鏡(2)、動(dòng)態(tài)聚焦鏡(3)和掃描振鏡系統(tǒng)(4)的安裝位置，使激光光束聚焦于平面(7)； 3)在平面(7)上安裝標(biāo)定裝置支撐架(6)以及光學(xué)傳感器(5)，采用墊片反復(fù)調(diào)整標(biāo)定裝置支撐架(6)高度，保證其上的光學(xué)傳感器(5)的上平面與平面(7)平齊，光學(xué)傳感器(5)為PSD傳感器、CCD傳感器或平面四象限光電傳感器； 4)通過標(biāo)定軟件控制掃描振鏡系統(tǒng)(4)，使激光光斑出現(xiàn)在平面(7)上標(biāo)定軟件設(shè)定的某一個(gè)標(biāo)定點(diǎn)，保持激光器(I)持續(xù)發(fā)射所能達(dá)到的最小功率激光； 5)根據(jù)激光光斑位置調(diào)整標(biāo)定裝置支撐架(6)以及光學(xué)傳感器(5)的位置，使光學(xué)傳感器(5)的中心位置與光斑位置對(duì)齊； 6)以此時(shí)光斑位置為基點(diǎn)O，通過標(biāo)定軟件控制激光光斑分別向上、向下、向左、向右各掃描5?7mm距離，分別達(dá)到最遠(yuǎn)距離的位置為C、D、A、B，其中OC與0D，0A與OB在標(biāo)定軟件所定義的坐標(biāo)系中距離相同； 7)由于實(shí)際激光光學(xué)系統(tǒng)存在各種形式的誤差，因此標(biāo)定軟件所定義的距離與實(shí)際激光掃描的距離不同，即會(huì)造成OC與0D，OA與OB不相等，此時(shí)，通過光學(xué)傳感器(5)測(cè)量出OC與0D, OA與OB的長(zhǎng)度； 8)將OC與0D，0A與OB的長(zhǎng)度通過數(shù)據(jù)采集的方式輸入到工控機(jī)中，再通過標(biāo)定軟件的誤差校正模塊分析它們之間的長(zhǎng)度差，從而調(diào)整控制系統(tǒng)的參數(shù)來校正誤差； 9)針對(duì)剩余標(biāo)定軟件規(guī)定的標(biāo)定點(diǎn)，重復(fù)進(jìn)行上述步驟4)?步驟8)，直至標(biāo)定完成； 10)完成標(biāo)定后取出標(biāo)定裝置支撐架(6)以及光學(xué)傳感器(5)。
【文檔編號(hào)】G01M11/00GK103913294SQ201410105469
【公開日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2014年3月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月20日
【發(fā)明者】李滌塵, 楊春成, 曹毅, 同治強(qiáng), 張瑩瑩 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)