CN107389320A - 一种大口径激光光斑均匀性的检测装置及其使用方法 - Google Patents

一种大口径激光光斑均匀性的检测装置及其使用方法 Download PDF

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张喆民
谷建纯
魏天虎
王伟志
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Abstract

本发明涉及激光检测技术领域，尤其是一种大口径激光光斑均匀性的检测装置及其使用方法，包括线阵CCD相机、信号处理装置、电源、外筒和套设在外筒内的内筒，所述外筒一端套设在激光模拟器的光源输出筒上，所述内筒包括有旋转装置，通过旋转装置，内筒能够在外筒上转动，所述线阵CCD相机设置在内筒中，所述信号处理装置的输入端连接线阵CCD相机的输出端，信号处理装置能够接收线阵CCD相机的检测信号，所述电源分别连接旋转装置、线阵CCD相机和信号处理装置，用于驱动旋转装置、线阵CCD相机和信号处理装置正常运行，本发明的检测装置能够快速的测量出大口径激光光斑的均匀性，并减少实验误差。

Description

一种大口径激光光斑均匀性的检测装置及其使用方法
技术领域
本发明涉及激光检测技术领域，具体领域为一种大口径激光光斑均匀性的检测装置及其使用方法。
背景技术
激光目标模拟器的作用,就是为激光探测装置提供一个与实际环境相近似的模拟目标及背景环境。激光目标模拟器一方面需模拟激光探测回路中从激光发射、大气传输、目标反射再经过大气传输到激光探测装置光学接收面的整个激光传输过程；另一方面,还需要模拟激光探测装置与目标之间相对运动的特性。具体要求归纳为以下几点:1)激光目标指示器照射性能模拟；2)激光光斑能量特性模拟；3)激光光斑几何特性模拟；4)激光光斑运动特性模拟；5)背景光学特性模拟。
对于激光模拟器的指标检测，在检测实验中具有：直接照射法和投影漫反射法；
直接照射法所采用的检测方式为，目标模拟器将激光光斑直接打在CCD相机(面CCD元件+镜头组)上，最后通过分析CCD相机拍摄到的图像来计算光斑的均匀性；
投影漫射法所采用的检测方式为，目标模拟器将激光光斑打在漫反射屏上，然后使用CCD相机(面CCD元件+镜头组)拍摄光斑，最后通过分析CCD相机拍摄到的图像来计算光斑的均匀性。
现有技术直接照射法的激光目标模拟器的检测方法流程如下：连接好激光目标模拟器和CCD相机，使激光目标模拟器输出一定频率和能量的激光，使用CCD相机拍摄图像，在PC上使用专用软件打开CCD相机拍摄到的图像，手动选点查看像素点的亮度，手动选择多点亮度值，计算均匀性。
通过上述现有技术的检测实验，使得具有以下缺陷：
1、现有技术的激光光斑均匀性检测操作过程复杂。
2、现有技术的激光光斑均匀性计算过程复杂，无法实时显示均匀性结果。
3、现有技术的激光均匀性收CCD相机的光学特性影响，容易产生畸变影响测量误差。
4、现有技术的激光光斑均匀性计算基于手动选点，所选点的主观性影响较大，从而导致的误差较大。
5、现有技术的激光光斑均匀性计算只能在实验室操作。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大口径激光光斑均匀性的检测装置及其使用方法，以解决现有技术中操作过于复杂，实验数据误差过大的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种大口径激光光斑均匀性的检测装置，包括线阵CCD相机、信号处理装置、电源、外筒和套设在外筒内的内筒，所述外筒一端套设在激光模拟器的光源输出筒上，所述内筒包括有旋转装置，通过旋转装置，内筒能够在外筒上转动，所述线阵CCD相机设置在内筒中，所述信号处理装置的输入端连接线阵CCD相机的输出端，信号处理装置能够接收线阵CCD相机的检测信号，所述电源分别连接旋转装置、线阵CCD相机和信号处理装置，用于驱动旋转装置、线阵CCD相机和信号处理装置正常运行。
优选的，所述信号处理装置包括有处理器、输入装置和输出装置，所述输入装置连接处理器的输入端，所述输出装置连接处理器的输出端，线阵CCD相机连接处理器的输入端。
优选的，所述输入装置包括分别连接处理器的按键和触摸屏，外部通讯接口，以及同步信号接口。
优选的，所述输出装置包括依次连接处理器的通讯接口和显示屏。
优选的，所述电源包括有外部市电和内部电池组。
优选的，所述外筒内还设置有遮光筒，用于遮挡外部环境光线进入外筒内部。
优选的，所述旋转装置包括有伺服电机，所述处理器连接伺服电机的控制端，通过处理器控制伺服电机的转动，并带动内筒在外筒内转动。
为实现上述目的，本发明还提供如下技术方案：一种大口径激光光斑均匀性的检测装置的使用方法，其步骤为：
(1)、连接好外筒与激光模拟器的光源输出筒，并保持无环境光进入；
(2)、接通电源，使得信号处理装置采集线阵CCD相机的信号，通过计算后，显示到输出装置上；
(3)、采集完一点信号后，信号处理装置控制内筒旋转一定角度，信号采集控制可由内部控制，也可由外部触发信号控制；
(4)、再次重复测量一次数据，再次计算后，显示到输出装置上；
(5)、重复上述过程，当内筒旋转完成180度后，完成整个测量过程，最后信号处理装置通过算法计算出最终的均匀性。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、简化现有的大口径激光光斑的均匀性检测的检测方法；
2、能够快速的测量出大口径激光光斑的均匀性；
3、能够减小实验数据检测误差；
4、能够为大口径激光模拟器输出的激光光斑进行准确快速的均匀性检测，为大口径激光模拟器的生产、验收过程提供可靠的保证。
附图说明
图1为本发明的系统原理框图；
图2为本发明的外筒和内筒处的结构示意图
图中：1、线阵CCD相机；2、信号处理装置；3、电源；4、处理器；5、输入装置；6、输出装置；7、按键；8、触摸屏；9、外部市电；10、内部电池组；11、外筒；12、内筒；13、遮光筒；14、旋转装置。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1至2，本发明提供一种技术方案：一种大口径激光光斑均匀性的检测装置，包括线阵CCD相机1、信号处理装置2、电源3、外筒11和套设在外筒11内的内筒12(内筒12和外筒11之间可以180度旋转)，所述外筒11一端套设在激光模拟器的光源输出筒上，所述内筒12包括有旋转装置14，通过旋转装置14，内筒12能够在外筒11上转动，所述线阵CCD相机1设置在内筒12中(线阵CCD相机1的感光尺寸大于光斑直径，安装在内筒12中，可随内筒12旋转，直接测量激光光斑)，所述信号处理装置2的输入端连接线阵CCD相机1的输出端，信号处理装置2能够接收线阵CCD相机1的检测信号，所述电源3分别连接旋转装置14、线阵CCD相机1和信号处理装置2，用于驱动旋转装置14、线阵CCD相机1和信号处理装置2正常运行。
所述信号处理装置2包括有处理器4、输入装置5和输出装置6，所述输入装置5连接处理器4的输入端，所述输出装置6连接处理器4的输出端，线阵CCD相机1连接处理器4的输入端。
所述输入装置5包括分别连接处理器4的按键7和触摸屏8。
所述输出装置6包括依次连接处理器4的通讯接口和显示屏。
所述电源3包括有外部市电9和内部电池组10。
所述外筒11内还设置有遮光筒13，用于遮挡外部环境光线进入外筒11内部。
所述旋转装置14包括有伺服电机，所述处理器4连接伺服电机的控制端，通过处理器4控制伺服电机的转动，并带动内筒12在外筒11内转动。
一种大口径激光光斑均匀性的检测装置的使用方法，其步骤为：
(1)、连接好外筒11与激光模拟器的光源输出筒，并保持无环境光进入；
(2)、接通电源3，使得信号处理装置2采集线阵CCD相机1的信号，通过计算后，显示到输出装置6上；
(3)、采集完一点信号后，信号处理装置2控制内筒12旋转一定角度；
(4)、再次重复测量一次数据，再次计算后，显示到输出装置6上；
(5)、当内筒12旋转完成180度后，完成整个测量过程，最后信号处理装置2通过算法计算出最终的均匀性。
通过本技术方案，1、检测装置直接对接激光模拟器，直接测量激光光斑，简化了现有的激光光斑测量方法。
2、检测装置与激光模拟器紧密对接，避免了环境光的影响，可移动测量。
3、检测装置采用了大尺寸的线阵CCD，线阵CCD的尺寸大于激光光斑尺寸，不需要经过镜头组，可直接测量光斑。
4、测量完直接计算出光斑均匀性，不需要人工选点，简化了分析过程。
5、通过使用本检测装置，在激光模拟器的生产和检测过程中，操作人员可快速方便的测量激光光斑的均匀性，对生产和检测过程做出指导，提高了产品的合格率，加快了生产效率，具有重要意义。
校准方法：
使用大积分球对线阵CCD的响应进行标定，得到线阵CCD的组个像素的响应系数曲线
A1＝f1(x) (1)
计算方法：
测量出一条响应曲线。
A2＝f2(x) (2)
计算出实际的响应曲线：
A＝f1(x)*f2(x) (3)
对曲线A进行计算，分别计算出曲线的最大值Ymin，最小值Ymax，均值Yave
计算出该条曲线(光斑在某个方向上)的均匀性为
旋转内筒12，多次测量后，将所测量的所有曲线的均匀性平均，得到整个光斑的均匀性
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种大口径激光光斑均匀性的检测装置，其特征在于：包括线阵CCD相机(1)、信号处理装置(2)、电源(3)、外筒(11)和套设在外筒(11)内的内筒(12)，所述外筒(11)一端套设在激光模拟器的光源输出筒上，所述内筒(12)包括有旋转装置(14)，通过旋转装置(14)，内筒(12)能够在外筒(11)上转动，所述线阵CCD相机(1)设置在内筒(12)中，所述信号处理装置(2)的输入端连接线阵CCD相机(1)的输出端，信号处理装置(2)能够接收线阵CCD相机(1)的检测信号，所述电源(3)分别连接旋转装置(14)、线阵CCD相机(1)和信号处理装置(2)，用于驱动旋转装置(14)、线阵CCD相机(1)和信号处理装置(2)正常运行。
2.根据权利要求1所述的一种大口径激光光斑均匀性的检测装置，其特征在于：所述信号处理装置(2)包括有处理器(4)、输入装置(5)和输出装置(6)，所述输入装置(5)连接处理器(4)的输入端，所述输出装置(6)连接处理器(4)的输出端，线阵CCD相机(1)连接处理器(4)的输入端。
3.根据权利要求2所述的一种大口径激光光斑均匀性的检测装置，其特征在于：所述输入装置(5)包括分别连接处理器(4)的按键(7)和触摸屏(8)。
4.根据权利要求2所述的一种大口径激光光斑均匀性的检测装置，其特征在于：所述输出装置(6)包括依次连接处理器(4)的通讯接口和显示屏。
5.根据权利要求1所述的一种大口径激光光斑均匀性的检测装置，其特征在于：所述电源(3)包括有外部市电(9)和内部电池组(10)。
6.根据权利要求1所述的一种大口径激光光斑均匀性的检测装置，其特征在于：所述外筒(11)内还设置有遮光筒(13)，用于遮挡外部环境光线进入外筒(11)内部。
7.根据权利要求2所述的一种大口径激光光斑均匀性的检测装置，其特征在于：所述旋转装置(14)包括有伺服电机，所述处理器(4)连接伺服电机的控制端，通过处理器(4)控制伺服电机的转动，并带动内筒(12)在外筒(11)内转动。
8.一种大口径激光光斑均匀性的检测装置的使用方法，其特征在于：其步骤为：
(1)、连接好外筒(11)与激光模拟器的光源输出筒，并保持无环境光进入；
(2)、接通电源(3)，使得信号处理装置(2)采集线阵CCD相机(1)的信号，通过计算后，显示到输出装置(6)上；
(3)、采集完一点信号后，信号处理装置(2)控制内筒(12)旋转一定角度，信号采集控制可由内部自动控制，也可由外部触发信号控制；
(4)、再次重复测量一次数据，再次计算后，显示到输出装置(6)上；
(5)、当内筒(12)旋转完成180度后，完成整个测量过程，最后信号处理装置(2)通过算法计算出最终的均匀性。
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