CN108592790B - 一种用于改进型α-β扫描方法的延迟相位标定方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于改进型α‑β扫描方法的延迟相位标定方法，其步骤包括：使用α‑β扫描方法完成对正交网格光栅样品扫描成像，即使用频率为f，初始相位分别为0和π/2正弦信号控制检流式振镜系统，偏转激光光束扫描；然后根据使用目标轨迹重构的扫描图像与目标图像相对位置关系确认扫描图像旋转角度θ，角度值θ转换弧度值φ，φ即为在频率为f时延迟相位大小；重复步骤上述测量过程获得不同频率fk下延迟相位大小φk；最后根据多组测量结果，拟合f‑φ函数关系，即为扫描频率与相位延迟函数关系，完成用于改进型α‑β扫描方法的延迟相位标定。本发明提供的延迟相位标定方法，精准确定相位延迟大小，提前校正由于振镜系统惯性导致的相位延迟。

Description

一种用于改进型α-β扫描方法的延迟相位标定方法
技术领域
本发明涉及光束扫描技术、激光加工技术等领域，具体涉及一种用于改进型α-β扫描方法的延迟相位标定方法。
背景技术
改进型α-β扫描方法因具有充分利用光学系统的有效视场，扩大共焦显微系统的扫描视场，提高检流式振镜系统的可靠性，延长检流式振镜系统的使用寿命等优势而广泛应用于光束扫描、显微成像、激光加工等领域。但是由于检流式振镜系统近似于一个二阶低通惯性系统，执行控制指令存在运动延迟，这种运动延迟会造成激光光斑定位偏差，对于改进型α-β扫描方法来说，激光光斑定位偏差会导致扫描图像旋转或畸变，因此，需要对振镜系统运动延迟进行预校正。
运动延迟即相位延迟，需要对延迟相位准确定量，因此需要对振镜系统延迟相位进行标定，目前已有的一种方法是通过测量振镜系统阶跃响应特性确定其传递函数从而实现延迟相位标定，这种方法是基于振镜系统传递函数进行的，但是振镜系统传递函数本身就是一种近似估计，标定结果不够精准。
因此，需要提出一种用于改进型α-β扫描方法的新型延迟相位标定方法，精准确定相位延迟大小，提前校正由于振镜系统惯性导致的相位延迟。在激光加工领域，该方法可以提高激光光斑定位精度，减小由于激光光斑定位偏差导致的加工误差；在激光扫描成像领域中，减小扫描图像重构误差和图像畸变。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种新型延迟相位标定方法，该方法具体涉及一种用于改进型α-β扫描方法的延迟相位标定方法，精准确定相位延迟大小，提前校正由于振镜系统惯性导致的相位延迟。
在激光加工领域，该方法可以提高激光光斑定位精度，减小由于激光光斑定位偏差导致的加工误差；在激光扫描成像领域中，减小扫描图像重构误差和图像畸变。此外，对于激光加工等需要精密定位光斑位置的技术来说，可以避免由于激光定位偏差导致的产品质量不合格等问题，对于使用类似的存在惯性的扫描器件的使用具有重要的指导意义。
本发明的目的是这样实现的：
一种用于改进型α-β扫描方法的延迟相位标定方法，具体包括：
(a)使用等角速度α-β扫描方法完成对正交网格光栅样品扫描成像，即使用频率为f，初始相位分别为0和π/2正弦信号控制检流式振镜系统，偏转激光光束扫描；
(b)根据使用目标轨迹重构的扫描图像与CCD拍摄图像相对位置关系确认扫描图像旋转角度θ，将角度θ转换弧度φ，φ即为在频率为f时延迟相位大小；
(c)重复步骤(a)和(b)，获得不同频率fk下延迟相位大小φk；
(d)根据步骤(c)获得的多组测量结果，拟合f-φ函数关系，即为扫描频率与相位延迟函数关系。
上述的延迟相位标定方法，其特征在于使用α-β扫描方法控制激光光斑对光栅样品进行等角速度扫描，即激光光斑在每个圆周上角速度保持不变。
上述的延迟相位标定方法，其特征在于使用频率为f、初始相位分别为0和π/2正弦信号控制检流式振镜系统完成二维扫描。
上述的延迟相位标定方法，其特征在于目标图像是在同一光学系统中通过CCD拍摄的待测样品图像。
上述的延迟相位标定方法，其特征在于重构扫描图像使之与目标图像匹配，从而获取扫描图像与目标图像相对旋转角度θ，从而确定在频率为f时延迟相位大小φ。
上述的延迟相位标定方法，其特征在于通过多次测量在频率fk下延迟相位大小φk并拟合f-φ函数关系确定扫描频率与相位延迟函数关系。
有益效果：本发明涉及一种用于改进型α-β扫描方法的延迟相位标定方法，目的在于精准确定相位延迟大小用于提前校正由于振镜系统惯性导致的相位延迟，从而减小由相位延迟导致的激光光斑定位偏差，在激光加工领域应用中，提高激光光斑定位精度；在激光扫描成像领域中，减小扫描图像重构误差和图像畸变。
附图说明
图1是延迟相位标定方法流程图。
具体实施方式
根据本发明的一具体实施例，提供延迟相位标定方法，用于标定改进型α-β扫描方法相位延迟大小。
请参照图1，图1为延迟相位标定方法流程图。
该实施例包括以下步骤：
(a)使用等角速度α-β扫描方法完成对正交网格光栅样品扫描成像，即使用频率为f，初始相位分别为0和π/2正弦信号控制检流式振镜系统，偏转激光光束扫描；
(b)根据使用目标轨迹重构的扫描图像与CCD拍摄图像相对位置关系确认扫描图像旋转角度θ，将角度θ转换弧度φ，φ即为在频率为f时延迟相位大小；
(c)重复步骤(a)和(b)，获得不同频率fk下延迟相位大小φk；
(d)根据步骤(c)获得的多组测量结果，拟合f-φ函数关系，即为扫描频率与相位延迟函数关系。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下作出的结构变化或方法改进，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于改进型α-β扫描方法的延迟相位标定方法，其特征在于，包括：
(a)使用α-β扫描方法完成对正交网格光栅样品扫描成像，即使用频率为f，初始相位分别为0和π/2正弦信号控制检流式振镜系统，偏转激光光束扫描；
(b)根据使用目标轨迹重构的扫描图像与目标图像相对位置关系确认扫描图像旋转角度θ，角度值θ转换弧度值φ，φ即为在频率为f时延迟相位大小；
(c)重复步骤(a)和(b)，获得不同频率fk下延迟相位大小φk；
(d)根据步骤(c)获得的多组测量结果，拟合f-φ函数关系，即为扫描频率与相位延迟函数关系，最终完成用于改进型α-β扫描方法的延迟相位标定。
2.根据权利要求1所述的用于改进型α-β扫描方法的延迟相位标定方法，其特征在于，使用α-β扫描方法控制激光光斑对光栅样品进行等角速度扫描，即激光光斑在每个圆周上角速度保持不变。
3.根据权利要求1所述的用于改进型α-β扫描方法的延迟相位标定方法，其特征在于，使用频率为f、初始相位分别为0和π/2正弦信号控制检流式振镜系统完成二维扫描。
4.根据权利要求1所述的用于改进型α-β扫描方法的延迟相位标定方法，其特征在于，目标图像是在同一光学系统中通过CCD拍摄的待测样品图像。
5.根据权利要求1所述的用于改进型α-β扫描方法的延迟相位标定方法，其特征在于，重构扫描图像使之与目标图像匹配，从而获取扫描图像与目标图像相对旋转角度θ，从而确定在频率为f时延迟相位大小φ。
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