CN103702472A - 光电自准直系统自适应光源 - Google Patents

光电自准直系统自适应光源 Download PDF

Info

Publication number
CN103702472A
CN103702472A CN201210367882.6A CN201210367882A CN103702472A CN 103702472 A CN103702472 A CN 103702472A CN 201210367882 A CN201210367882 A CN 201210367882A CN 103702472 A CN103702472 A CN 103702472A
Authority
CN
China
Prior art keywords
light source
light
photo
collimation
self
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201210367882.6A
Other languages
English (en)
Inventor
王锴磊
冯伟利
崔桂利
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Academy of Launch Vehicle Technology CALT
Beijing Aerospace Institute for Metrology and Measurement Technology
Original Assignee
China Academy of Launch Vehicle Technology CALT
Beijing Aerospace Institute for Metrology and Measurement Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Academy of Launch Vehicle Technology CALT, Beijing Aerospace Institute for Metrology and Measurement Technology filed Critical China Academy of Launch Vehicle Technology CALT
Priority to CN201210367882.6A priority Critical patent/CN103702472A/zh
Publication of CN103702472A publication Critical patent/CN103702472A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Abstract

本发明属于光电自准直测试技术领域，具体涉及一种光电自准直系统自适应光源，目的是解决现有技术自准直光源调节测量误差较大，提供一种能够提高自准直测量仪器通用性和测量精度的光电自准直系统自适应光源。它还包括控制电路，所述光学系统包括光源、分光系统、物镜系统和光敏感器；控制电路包括处理器和光源控制器。本发明采用光敏感器、处理器和光源控制器，实现了光源的快速校正，可以实现在反光效率相差很大，外界环境相差和很多的情况下的测试精度。从而降低了自准直测试仪器对反光面、使用环境的要求。

Description

光电自准直系统自适应光源
技术领域
本发明属于光电自准直测试技术领域，具体涉及一种光电自准直系统自适应光源。
背景技术
目前我国的光电自准直系统中对自准直光源的调节还不够重视，主要有以下几种使用情况：固定光源、手动调节光源等方法。
所谓固定光源法即在自准直系统工作过程中不调节光源强度，在应用中固定光源强度。这种方法操作简单，实现方便，只需要系统提供恒定的电压（或电流）即可，但是在实际应用中自准直系统是基于反光面工作的仪器，由于不同反光面的反光效率不同而造成了光敏感器（CCD等）采集到的信号强弱的差异，在进行后续的信号处理时，我们一般的信号处理方法均时通过光信号的灰度值计算光点的位置信息，所以，信号的强弱的差异将会造成很大的测量误差。
手动调节光源法是在实际操作中通过将光敏感器（CCD等）采集到的光信号量化后定量的显示出来，通过外接电位器手动调节光源的光强，直到采集到的光信号达到系统技术要求为止。这种方法可以保证在使用不同的反光面工作时光敏感器（CCD等）采集到基本一致的光强信号，在很大程度上提高自准直系统的测量精度。但是，由于系统工作中造成光信号变化的因素很多，通过手动调节很难保证光敏感器（CCD等）时时采集到一致的光强信号，所以在进行后续光信号运算时很易造成较大误差，不能满足高速、高精度测量的应用。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术自准直光源调节测量误差较大，提供一种能够提高自准直测量仪器通用性和测量精度的光电自准直系统自适应光源。
本发明是这样实现的：
一种光电自准直系统自适应光源，包括光学系统，它还包括控制电路，所述光学系统包括光源、分光系统、物镜系统和光敏感器，光源发出的光通过分光系统同时照射到光敏感器的敏感面上和物镜系统中；进入物镜系统的光穿过物镜系统后照射到被测平面上；照射到被测平面上的光经过反射进入物镜系统，上述反射光通过物镜系统进入分光系统后照射到光敏感器的敏感面上；光敏感器将采集到的光信号转化为电信号输出；控制电路包括处理器和光源控制器；处理器采集到光敏感器输出的电信号后进行计算，得到光源控制信号，并将其发送给光源控制器；光源控制器接收来自处理器的光源控制信号，校正光源的参数。
如上所述的光源采用LED冷光源，分光系统为双胶合直角棱镜，物镜系统为现有的双胶合透镜，光敏器件采用光电耦合器件CCD实现；处理器采用智能处理芯片实现。
如上所述的处理器采集到光敏感器输出的电信号后进行计算的具体步骤包括：
（1）计算光敏感器采集的光的光强参数；
处理根据接收到的电信号进行计算得到光敏感器采集的光的光强参数；
（2）计算光强参数误差
计算理想光强参数与步骤（1）计算得到的光强参数之间的差值；
（3）进行PID运算
对步骤（2）得到的差值进行PID运算，得到光源控制信号
如上所述的光源控制器采用可调恒流源结构。
如上所述的光源控制器包括运算放大器V1、NPN型晶体管T1、限流电阻R1、反馈电阻R2和采样电阻R3，运算放大器V1的同向输入端接收处理器发出的光源控制信号U0，其反向输入端与反馈电阻R2的一端连接，其输出端与限流电阻R1的一端连接；限流电阻R1的另一端与NPN型晶体管T1的基极连接；NPN型晶体管T1的集电极与+12V直流电源源连接，NPN型晶体管T1的发射极与LED冷光源正端连接；LED冷光源的负端与反馈电阻R2的另一端和采样电阻R3的一端连接；采样电阻R3的另一端接地。
本发明的有益效果是：
本发明采用光敏感器、处理器和光源控制器，实现了光源的快速校正，可以实现在反光效率相差很大，外界环境相差和很多的情况下的测试精度。从而降低了自准直测试仪器对反光面、使用环境的要求。
附图说明
图1是本发明的一种光电自准直系统自适应光源的结构示意图；
图2是本发明的自适应光源恒流电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的一种光电自准直系统自适应光源进行介绍：
如图1所示，一种光电自准直系统自适应光源，包括光学系统和控制电路。其中，光学系统包括光源、分光系统、物镜系统和光敏感器，光源发出的光通过分光系统同时照射到光敏感器的敏感面上和物镜系统中。进入物镜系统的光穿过物镜系统后照射到被测平面上。照射到被测平面上的光经过反射进入物镜系统，上述反射光通过物镜系统进入分光系统后照射到光敏感器的敏感面上。光敏感器将采集到的光信号转化为电信号输出。控制电路包括处理器和光源控制器。处理器采集到光敏感器输出的电信号后进行计算，得到光源控制信号，并将其发送给光源控制器。光源控制器接收来自处理器的光源控制信号，校正光源的参数，使在任何条件下光敏感器采集到的光强信号的差异达到最小。
在本实施例中，光源采用LED冷光源。分光系统为双胶合直角棱镜，按照所使用的波段镀分光膜，实现光束的1：1分离，分别用于光源的发出和光敏器件的接收。物镜系统为现有的双胶合透镜。光敏器件采用光电耦合器件CCD。处理器为可采用智能处理芯片如单片机、ARM、FPGA或采用微型计算机实现。
处理器采集到光敏感器输出的电信号后进行计算的具体步骤包括：
（1）计算光敏感器采集的光的光强参数
处理根据接收到的电信号采用现有技术进行计算，得到光敏感器采集的光的光强参数；
（2）计算光强参数误差
计算理想光强参数与步骤（1）计算得到的光强参数之间的差值；
（3）进行PID运算
对步骤（2）得到的差值进行PID运算，得到光源控制信号。此处的光源控制信号为电压信号。
如图2所示，光源控制器采用可调恒流源结构，包括运算放大器V1、NPN型晶体管T1、限流电阻R1、反馈电阻R2和采样电阻R3，运算放大器V1的同向输入端接收处理器发出的光源控制信号U0，其反向输入端与反馈电阻R2的一端连接，其输出端与限流电阻R1的一端连接。限流电阻R1的另一端与NPN型晶体管T1的基极连接。NPN型晶体管T1的集电极与+12V直流电源源连接，NPN型晶体管T1的发射极与LED冷光源正端连接。LED冷光源的负端与反馈电阻R2的另一端和采样电阻R3的一端连接。采样电阻R3的另一端接地。
当给定电压U0在一定范围内变化时，流过LED的电流随之变化，LED光源的亮度也随之变化。由于运算放大器V1采用虚短接法，V1工作在开环放大状态，电路工作时运算放大器V1 的同向输入端输入电压等于反向输入端反馈输入电压。因T1为NPN型晶体管，通过基极电压控制，R1=5K， R2=1K比较合适，R3为采样电阻，根据设计电流采用现有技术确定。如果给定电压为U0，则a点电压也为U0，则流过R3的电流为I=U0/R3，此时流过LED的电流也为U0/R3。当给定电压不变时，流过LED的电流保持恒定，当给定电压变化时流过LED的电流也随之变化。下面举例说明。如果要设计给定电压U0在0---5V变化时流过LED的电流在0mA---25mA变化，则当U0=5V时，I=25mA，故R3=U0/I=5V/25mA =200欧姆。通过该电路可以保证在给定电压恒定时，流过LED的电流恒定，从而保证了光源亮度恒定。
本发明采用光敏感器、处理器和光源控制器，实现了光源的快速校正，可以实现在反光效率相差很大，外界环境相差和很多的情况下的测试精度。从而降低了自准直测试仪器对反光面、使用环境的要求。

Claims (5)

1.一种光电自准直系统自适应光源，包括光学系统，其特征在于：它还包括控制电路，所述光学系统包括光源、分光系统、物镜系统和光敏感器，光源发出的光通过分光系统同时照射到光敏感器的敏感面上和物镜系统中；进入物镜系统的光穿过物镜系统后照射到被测平面上；照射到被测平面上的光经过反射进入物镜系统，上述反射光通过物镜系统进入分光系统后照射到光敏感器的敏感面上；光敏感器将采集到的光信号转化为电信号输出；控制电路包括处理器和光源控制器；处理器采集到光敏感器输出的电信号后进行计算，得到光源控制信号，并将其发送给光源控制器；光源控制器来自处理器的光源控制信号，校正光源的参数。
2.根据权利要求1所述的一种光电自准直系统自适应光源，其特征在于：所述的光源采用LED冷光源，分光系统为双胶合直角棱镜，物镜系统为现有的双胶合透镜，光敏器件采用光电耦合器件CCD实现；处理器采用智能处理芯片实现。
3.根据权利要求1所述的一种光电自准直系统自适应光源，其特征在于：所述的处理器采集到光敏感器输出的电信号后进行计算的具体步骤包括：
（1）计算光敏感器采集的光的光强参数；
处理根据接收到的电信号进行计算得到光敏感器采集的光的光强参数；
（2）计算光强参数误差
计算理想光强参数与步骤（1）计算得到的光强参数之间的差值；
（3）进行PID运算
对步骤（2）得到的差值进行PID运算，得到光源控制信号。
4.根据权利要求1所述的一种光电自准直系统自适应光源，其特征在于： 所述的光源控制器采用可调恒流源结构。
5.根据权利要求1或4所述的一种光电自准直系统自适应光源，其特征在于：所述的光源控制器包括运算放大器V1、NPN型晶体管T1、限流电阻R1、反馈电阻R2和采样电阻R3，运算放大器V1的同向输入端接收处理器发出的光源控制信号U0，其反向输入端与反馈电阻R2的一端连接，其输出端与限流电阻R1的一端连接；限流电阻R1的另一端与NPN型晶体管T1的基极连接；NPN型晶体管T1的集电极与+12V直流电源源连接，NPN型晶体管T1的发射极与LED冷光源正端连接；LED冷光源的负端与反馈电阻R2的另一端和采样电阻R3的一端连接；采样电阻R3的另一端接地。 
CN201210367882.6A 2012-09-28 2012-09-28 光电自准直系统自适应光源 Pending CN103702472A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210367882.6A CN103702472A (zh) 2012-09-28 2012-09-28 光电自准直系统自适应光源

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210367882.6A CN103702472A (zh) 2012-09-28 2012-09-28 光电自准直系统自适应光源

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103702472A true CN103702472A (zh) 2014-04-02

Family

ID=50363840

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210367882.6A Pending CN103702472A (zh) 2012-09-28 2012-09-28 光电自准直系统自适应光源

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103702472A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104797063A (zh) * 2015-05-13 2015-07-22 广州市珠江灯光科技有限公司 灯光亮度调节方法、装置和led灯
CN105628614A (zh) * 2014-11-25 2016-06-01 奥宝科技股份有限公司 照射强度控制设备与方法、以及光学检验系统
CN105651204A (zh) * 2014-11-15 2016-06-08 北京航天计量测试技术研究所 一种基于数字图像的面阵自准直仪光源控制方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1740742A (zh) * 2005-09-13 2006-03-01 中国科学院光电技术研究所 光栅式光电自准直仪
JP2006343298A (ja) * 2005-05-13 2006-12-21 Ricoh Co Ltd 傾きセンサ、光ピックアップ装置及び光ディスクドライブ装置
CN101344238A (zh) * 2008-04-15 2009-01-14 王子能 运用自动白平衡调控的光色可控的照明装置及其照明方法
CN101354287A (zh) * 2007-07-24 2009-01-28 杭州远方光电信息有限公司 一种光谱仪及其校正方法
US20090109440A1 (en) * 2007-10-25 2009-04-30 Pixart Imaging Inc. Optical Sensor and Operating Method Thereof
CN101762248A (zh) * 2010-03-02 2010-06-30 西安昂科光电有限公司 多目标光电自准直仪
CN101949839A (zh) * 2010-09-03 2011-01-19 西安工业大学 一种光学表面亚表层损伤测量装置和测量方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006343298A (ja) * 2005-05-13 2006-12-21 Ricoh Co Ltd 傾きセンサ、光ピックアップ装置及び光ディスクドライブ装置
CN1740742A (zh) * 2005-09-13 2006-03-01 中国科学院光电技术研究所 光栅式光电自准直仪
CN101354287A (zh) * 2007-07-24 2009-01-28 杭州远方光电信息有限公司 一种光谱仪及其校正方法
US20090109440A1 (en) * 2007-10-25 2009-04-30 Pixart Imaging Inc. Optical Sensor and Operating Method Thereof
CN101344238A (zh) * 2008-04-15 2009-01-14 王子能 运用自动白平衡调控的光色可控的照明装置及其照明方法
CN101762248A (zh) * 2010-03-02 2010-06-30 西安昂科光电有限公司 多目标光电自准直仪
CN101949839A (zh) * 2010-09-03 2011-01-19 西安工业大学 一种光学表面亚表层损伤测量装置和测量方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105651204A (zh) * 2014-11-15 2016-06-08 北京航天计量测试技术研究所 一种基于数字图像的面阵自准直仪光源控制方法
CN105628614A (zh) * 2014-11-25 2016-06-01 奥宝科技股份有限公司 照射强度控制设备与方法、以及光学检验系统
CN104797063A (zh) * 2015-05-13 2015-07-22 广州市珠江灯光科技有限公司 灯光亮度调节方法、装置和led灯

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN201653546U (zh) 助航灯具光强自动化测量装置
CN101354332A (zh) 具有湿度连续自动修正功能的激光粉尘检测仪及检测方法
CN102610996A (zh) 快速光功率校准方法及用于快速光功率校准的装置
CN202471578U (zh) 一种室内空气检测装置
CN103217369A (zh) 油烟现场检测设备
CN103702472A (zh) 光电自准直系统自适应光源
CN103364316B (zh) 基于光纤连接的多种折射率颗粒粒径多点测量装置及方法
CN102999076A (zh) 用于ld驱动的数控直流恒流源
CN203376234U (zh) 油烟现场检测设备
CN103149523A (zh) 基于光电参数自动采集的多应力加速寿命监控测试系统
CN202818731U (zh) 光电自准直系统自适应光源
CN103148779B (zh) 位置测量设备中光源的调整装置
CN202631420U (zh) 重金属在线监测仪的光电检测电路
CN102798516A (zh) 一种测量光学器件参数的设备
CN103438992B (zh) 一种带有自动定位功能的照度计
CN204855448U (zh) 微型无人机机载恶臭气体检测系统
CN107037693A (zh) 一种新型的uvled曝光光源均匀性实时测试系统
CN103322971A (zh) 一种日光方位检测仪
CN207623740U (zh) 一种滚球智能控制系统实验装置
CN208323439U (zh) 一种移栽机机械手振动检测装置
CN2921827Y (zh) 用于测量低浓度臭氧的便携式光度计
CN102478641A (zh) Led路灯光电综合测试系统
CN204964014U (zh) 一种照度计
CN207678047U (zh) 可高精度控光的led灯
CN107991649A (zh) 可见光室内定位装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20140402