CN103615977A - 一种激光器光斑的位置识别装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种激光器光斑的位置识别装置和方法，该位置识别装置包括底座以及固定在底座上的支撑体，该底座上设置有定位座以及可驱动定位座在X轴方向产生位移的第一驱动机构和可驱动定位座在Y轴方向产生位移的第二驱动机构，该定位座内设有用于定位带激光器的下管体的定位腔；该支撑体上设置有沿Y轴方向延伸的横向导轨以及可滑动设置在横向导轨上的滑块；该位置识别装置还包括接收适配器、CCD工业摄像机以及可驱动CCD工业摄像机在Z轴方向产生位移的第三驱动机构，该接收适配器与滑块固定相连，该第三驱动机构的座体与滑块固定相连，该CCD工业摄像机与接收适配器之间沿Y轴方向间隔设置。本发明节省了激光器耦合的时间，大大提高了生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及激光器领域，更具体的说涉及一种激光器光斑的位置识别装置和方法。
背景技术
在诸如激光器等光通信组件的生产中，其中有一个过程被称为“耦合”，其具体是将带激光器组件部分发出的不可见光，耦合到通常9um大小的光纤中并且达到最佳状态；传统的方法是先找到有光点，再依次找到X轴的最大值点、Y轴的最大值点以及Z轴的最大值点，由于激光器生产工艺及生产误差等方面的原因，往往容易产生如下两个问题：发出光的焦距不一致和发出光并非与中心线垂直对称。
针对焦距不一致的问题，如果焦距差异大，如此则会使要找的范围变大，即X、Y和Z轴找出各轴最大值点需要反复多次，进而不能快速分辨出角度是否有明显差异。
针对非与中心线垂直对称的问题，如图1所示，其是通过XY两轴电动平台以中心向四周螺旋状方式找到有光点，通常此方式步长的间隔为10um，否则如果过大，则会错过有光点，太小又找得过慢。由于光斑偏移中心位置是不确定的，偏离中心位置超过200um的比例很大。如果偏离中心大约200um,可以计算出约要采焦点数为：(2*（相距长度/单步长）+1)2 ,通过此公式计算出如偏离中心点200um就需要走1681个10um+每个点采集数据，如电动平台移10um及采集数据需要15ms,则此需要时间为约25.2S。
有鉴于此，本发明人针对现有技术在寻找光斑时耗费时间过长的缺陷深入研究，遂有本案产生。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种激光器光斑的位置识别装置，以解决现有技术在寻找光斑时所存在耗费时间过长的问题。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种激光器光斑的位置识别装置，其中，包括底座以及固定在底座上的支撑体，该底座上设置有定位座以及可驱动定位座在X轴方向产生位移的第一驱动机构和可驱动定位座在Y轴方向产生位移的第二驱动机构，该定位座内设有用于定位带激光器的下管体的定位腔；该支撑体上设置有沿Y轴方向延伸的横向导轨以及可滑动设置在横向导轨上的滑块；该位置识别装置还包括接收适配器、CCD工业摄像机以及可驱动CCD工业摄像机在Z轴方向产生位移的第三驱动机构，该接收适配器与滑块固定相连，该第三驱动机构的座体与滑块固定相连，该CCD工业摄像机与接收适配器之间沿Y轴方向间隔设置。
进一步，该位置识别装置还包括工业计算机，该工业计算机与CCD工业摄像机相连。
本发明的另一目的在于提供一种激光器光斑的位置识别方法，其中，包括如下步骤：
①将带有激光器的下管体装设在定位座的定位腔中；
②将CCD工业摄像机与工业计算机相连，并通过调节滑块在横向导轨上的位置，让CCD工业摄像机位于下管体的正上方；
③利用CCD工业摄像机对激光器进行成像，工业计算机利用色差以及找边缘算法找出下管体的机械中心；
④点亮激光器，再由工业计算机利用色差以及找边缘算法找出激光器发出光的中心点；
⑤利用机械中心和发出光的中心点的坐标，即可准确获得CCD工业摄像机所处当前高度下获得光斑大小和位置。
进一步，该激光器光斑的位置识别方法还包括：
⑥调节第三驱动机构改变CCD工业摄像头的位置，再重复步骤③至步骤⑤以获得不同高度下的光斑大小和位置，该工业计算机通过分析最小光斑即可获得激光器的焦点。
采用上述结构后，本发明涉及的一种激光器光斑的位置识别装置和方法，开创性地利用CCD工业摄像头来辅助对光斑位置进行定位，从而很方便和快速地找出光斑的位置，即具有定位操作方便，定位速度快的特点，在完成了本发明的位置识别之后，通过调节滑块在横向导轨上的位置，让接收适配器位于下管体的正上方，再利用上述步骤获得的结果而进行适应调节，即可准确实现耦合。
与现有技术相比，本发明很大程度上地节省了激光器耦合的时间，大大提高了生产效率。
附图说明
图1 为现有技术利用XY两轴电动平台以中心向四周螺旋状方式找有光点的示意图；
图2为本发明涉及一种激光器光斑的位置识别装置的示意图，该CCD工业摄像机与下管体正对；
图3为本发明涉及一种激光器光斑的位置识别装置的示意图，该接收适配器与下管体正对；
图4为工业计算机利用色差和找边缘算法所找出0点和1点的示意图；
图5为下管体、激光器与接收适配器之间的连接示意图；
图中：
底座 1 定位座 11
第一驱动机构 12 第二驱动机构 13
支撑体 2 横向导轨 21
滑块 22 接收适配器 23
CCD工业摄像机 24 第三驱动机构 25
下管体 31 激光器 32。
具体实施方式
为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。
如图2所示，本发明涉及的一种激光器光斑的位置识别装置，包括底座1以及固定在底座1上的支撑体2，该底座1上设置有定位座11、第一驱动机构12和第二驱动机构13，该第一驱动机构12用于驱动定位座11在X轴方向产生位移，该第二驱动机构13用于驱动定位座11在Y轴方向产生位移，该定位座11内设有用于定位带激光器32的下管体31的定位腔。
该支撑体2上设置有横向导轨21和滑块22，该横向导轨21沿Y轴方向延伸，该滑块22可滑动设置在横向导轨21上，该位置识别装置还包括接收适配器23、CCD工业摄像机24以及可驱动CCD工业摄像机24在Z轴方向产生位移的第三驱动机构25，该接收适配器23与滑块22固定相连，该第三驱动机构25的座体与滑块22固定相连，该CCD工业摄像机24与接收适配器23之间沿Y轴方向间隔设置。
为了让该CCD工业摄像机24获取的图像可以被分析出来，该位置识别装置还包括工业计算机，该工业计算机与CCD工业摄像机24相连。
本发明还提供一种激光器光斑的位置识别方法，包括如下步骤：
①将带有激光器32的下管体31装设在定位座11的定位腔中；
②将CCD工业摄像机24与工业计算机相连，并通过调节滑块22在横向导轨21上的位置，让CCD工业摄像机24位于下管体31的正上方；
③利用CCD工业摄像机24对激光器32进行成像，工业计算机利用色差以及找边缘算法找出下管体31的机械中心；如图4所示的0点（x0，y0）；
④点亮激光器32，再由工业计算机利用色差以及找边缘算法找出激光器32发出光的中心点；如图4所示的1点（x1，y1）；
⑤利用机械中心和发出光的中心点的坐标，即可准确获得CCD工业摄像机24所处当前高度下获得光斑大小和位置。具体地，利用0点和1点的坐标，再利用对图像中的机械半径R和光斑半径r，即可借助下管体31的实际距离来确定光斑的大小和位置；对于下管体31、激光器32与接收适配器23的连接关系如图5所示，其属于现有常规技术。
为了获得激光器32焦点所在位置，该激光器32光斑的位置识别方法还包括：⑥调节第三驱动机构25改变CCD工业摄像头的位置，再重复步骤③至步骤⑤以获得不同高度下的光斑大小和位置，该工业计算机通过分析最小光斑即可获得激光器32的焦点。
这样，本发明涉及的一种激光器光斑的位置识别装置和方法，开创性地利用CCD工业摄像头来辅助对光斑位置进行定位，从而很方便和快速地找出光斑的位置，即具有定位操作方便，定位速度快的特点，在完成了本发明的位置识别之后，通过调节滑块22在横向导轨21上的位置，让接收适配器23位于下管体31的正上方，如图3所示，再利用上述步骤获得的结果而进行适应调节，即可准确实现耦合。
与现有技术相比，本发明很大程度上地节省了激光器32耦合的时间，大大提高了生产效率。
上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。
Claims (4)
1.一种激光器光斑的位置识别装置，其特征在于，包括底座以及固定在底座上的支撑体，该底座上设置有定位座以及可驱动定位座在X轴方向产生位移的第一驱动机构和可驱动定位座在Y轴方向产生位移的第二驱动机构，该定位座内设有用于定位带激光器的下管体的定位腔；该支撑体上设置有沿Y轴方向延伸的横向导轨以及可滑动设置在横向导轨上的滑块；该位置识别装置还包括接收适配器、CCD工业摄像机以及可驱动CCD工业摄像机在Z轴方向产生位移的第三驱动机构，该接收适配器与滑块固定相连，该第三驱动机构的座体与滑块固定相连，该CCD工业摄像机与接收适配器之间沿Y轴方向间隔设置。
2.如权利要求1所述的一种激光器光斑的位置识别装置，其特征在于，该位置识别装置还包括工业计算机，该工业计算机与CCD工业摄像机相连。
3.一种激光器光斑的位置识别方法，其特征在于，包括如下步骤：
①将带有激光器的下管体装设在定位座的定位腔中；
②将CCD工业摄像机与工业计算机相连，并通过调节滑块在横向导轨上的位置，让CCD工业摄像机位于下管体的正上方；
③利用CCD工业摄像机对激光器进行成像，工业计算机利用色差以及找边缘算法找出下管体的机械中心；
④点亮激光器，再由工业计算机利用色差以及找边缘算法找出激光器发出光的中心点；
⑤利用机械中心和发出光的中心点的坐标，即可准确获得CCD工业摄像机所处当前高度下获得光斑大小和位置。
4.如权利要求3所述的一种激光器光斑的位置识别方法，其特征在于，该激光器光斑的位置识别方法还包括：
⑥调节第三驱动机构改变CCD工业摄像头的位置，再重复步骤③至步骤⑤以获得不同高度下的光斑大小和位置，该工业计算机通过分析最小光斑即可获得激光器的焦点。
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