CN109373917A - 激光测厚对射光斑人工目视检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光测厚对射光斑人工目视检测装置及方法，在C型扫描机构上下各安装1个激光传感器之外，还在上述位置旁边各安装1个CCD相机，利用相机可视范围广的特点，通过视觉获取和图像处理的方法，通过对光斑位置的计算，自动分析和判别上下激光传感器位置的准确性，从而调节下激光传感器所在的三维平台机构，实现上下激光光斑的对准。该方法减少人工视觉检测的误差和不科学性，具有精度高、测量快的特点。

Description

激光测厚对射光斑人工目视检测装置及方法

技术领域

本发明属于激光检测领域，更具体地涉及激光测厚对射光斑检测校对装置和 方法。

背景技术

传统超薄材料厚度的测量采用诸如人工测量、射线射法和超声波测量而薄膜 表面缺陷检测常采用人工视目检测。由于激光传感器和CCD传感器属于非接触 性测量、体积小，便于集成，对安装环境要求低，不需要安全保护措施，测量精 度高且可以在线实时测量，已经成为薄膜厚度和表面缺陷检测的主流。

光机电在线测控教学创新实验平台(CN201510119861)，在C型扫描机构 上下各安装1个激光传感器，上方固定，下方可以三个维度调节激光传感器位置。 采用差分法测量被测物厚度的不足在于，需要人工目视观察上下激光传感器是否 对准，具体方法是在被测平台放置一张较薄的白纸观察两个光斑是否大小一致， 并能重合。如果不能重合则通过控制下方三维调节机构实现上下激光传感器光斑 的对齐。

发明内容

1、发明目的。

本发明提出了一种激光测厚对射光斑人工目视检测装置及方法，已解决目前 无法判断激光器对准的问题。

2、本发明所采用的技术方案。

本发明提出了一种激光测厚对射光斑人工目视检测装置，C型扫描机构上下 端各安装CCD相机和激光传感器1个，数据线均连接至外部，C型机构下方为滑 块、丝杠，联轴器和电机，三维调节机构，检测平台位于C型机构上下激光传感 器之间。

检测平台激光传感器在不同位置时的检测分析，激光传感器在不同位置时的 状态：

如果上下激光传感器光斑对准，则光束，此时上下CCD相机可视成像范围 内检测到一个光斑，判断光斑位置对准；如果上下激光传感器光斑未对准，且下 激光传感器倾斜照射在被测物下方，此时上下CCD相机可视成像范围内可以检 测到面积较大光斑，判断光斑位置未对准；如果上下激光传感器光斑未对准，且 下激光传感器与上激光传感器水平方向有位移，此时上下CCD相机可视成像范 围内可以检测到两个光斑，判断光斑位置未对准；如果上下激光传感器光斑未对 准，且上激光传感器有倾斜，此时上下CCD相机可视成像范围内可以检测到面 积较大的光斑，判断光斑位置未对准；

CCD相机倾斜时的检测状态，CCD相机由于成像范围大，如果上下没有对准 且在C型机构运行方向距离不大或者倾斜角度不大时，均不影响激光传感器光斑 的视觉成像及精度。

本发明提出的一种激光测厚对射光斑人工目视检测方法，本发明发明提供一 种激光测厚对射光斑检测校对方法，包括如下步骤：

步骤1：搭建如权利要求1所述的激光测厚和CCD相机C型机构装置

步骤2：激光传感器在不同位置时的检测分析

步骤2.1激光传感器在不同位置时的状态

如果上下激光传感器光斑对准，则光束，此时上下CCD相机可视成像范围 内检测到一个光斑，判断光斑位置对准；

如果上下激光传感器光斑未对准，且下激光传感器倾斜照射在被测物下方， 此时上下CCD相机可视成像范围内可以检测到面积较大光斑，判断光斑位置未 对准；

如果上下激光传感器光斑未对准，且下激光传感器与上激光传感器水平方向 有位移，此时上下CCD相机可视成像范围内可以检测到两个光斑，判断光斑位 置未对准；

如果上下激光传感器光斑未对准，且上激光传感器有倾斜，此时上下CCD 相机可视成像范围内可以检测到面积较大的光斑，判断光斑位置未对准；

步骤2.2CCD相机倾斜时的检测状态

CCD相机由于成像范围大，如果上下没有对准且在C型机构运行方向距离不 大或者倾斜角度不大时，均不影响激光传感器光斑的视觉成像及精度；

更进一步，调整设备按照步骤3执行，对激光传感器在不同位置时CCD成 像激光传感器光斑分析：

步骤3.1激光传感器在不同位置时CCD成像图；

步骤3.2人工视觉目测判断，调整下传感器三维机构；

在计算机软件中，将上下CCD所拍摄成像图进行合并，观察图像；

如果光斑一致，则不需调节下传感器所在三维机构装置。

如果不一致，则需手动调节下传感器所在三维机构装置在C型机构运行方向 移动。

如果光斑变形，则需手动调节下传感器所在三维机构装置倾斜角度方向移 动。

3、本发明所产生的技术效果。

(1)常规检测方法在被测平台放置一张较薄的白纸人工目视观察两个光斑， 判断上下激光传感器是否对准。本发明采用激光测厚对射光斑检测校对装置，实 现一种精度较高的检测方法。该方法通过计算机软件观察图像，图像清晰、可以 通过软件放大、不存在视觉误差，检测效果更好。

(2)本发明在C型扫描机构上下各安装1个激光传感器之外，还在上述位置 旁边各安装1个CCD相机，利用相机可视范围广的特点，通过视觉获取和图像 处理的方法，通过对光斑位置的计算，自动分析和判别上下激光传感器位置的准 确性，从而调节下激光传感器所在的三维平台机构，实现上下激光光斑的对准。 该方法减少人工视觉检测的误差和不科学性，具有精度高、测量快的特点。

附图说明

图1为本发明的结构图。

图2为本发明上下激光传感器光斑对准，则光束示意图。

图3为本发明上下激光传感器光斑未对准，则光束示意图。

图4为下激光传感器与上激光传感器水平方向有位移，光束示意图。

图5为上激光传感器有倾斜，光束示意图。

图6为C型机构倾斜示意图。

图7为CCD相机的成像图。

具体实施方式

实施例

本发明首先构建C型扫描机构、激光传感器和CCD相机厚度检测装置，其 次通过CCD相机检测上下激光在被测物的表面的光斑大小实现激光传感器的调 节，保证激光对射的准确性。本发明采用差分法测量超薄材料比如锂电池、太阳 能硅片等被测物；

本发明发明提供一种激光测厚对射光斑检测校对方法，包括如下步骤：

步骤1：搭建激光测厚和CCD相机C型机构装置

如图1所示，C型扫描机构1上下端各安装CCD相机2和激光传感器31个， 数据线4均连接至外部，C型机构下方为滑块5、丝杠6，联轴器7和电机8，三 维调节机构9，检测平台10位于C型机构上下激光传感器之间。

步骤2：激光传感器在不同位置时的检测分析

步骤2.1激光传感器在不同位置时的状态

如果上下激光传感器光斑对准，则光束11如图2所示，此时上下CCD相机 可视成像范围12内检测到一个光斑，判断光斑位置对准。

如果上下激光传感器光斑未对准，且下激光传感器倾斜照射在被测物下方， 如图3所示，此时上下CCD相机可视成像范围内可以检测到面积较大光斑，判 断光斑位置未对准。

如果上下激光传感器光斑未对准，且下激光传感器与上激光传感器水平方向 有位移，如图4所示，此时上下CCD相机可视成像范围内可以检测到两个光斑， 判断光斑位置未对准。

如果上下激光传感器光斑未对准，且上激光传感器有倾斜，如图5所示，此 时上下CCD相机可视成像范围内可以检测到面积较大的光斑，判断光斑位置未 对准。

步骤2.2CCD相机倾斜时的检测状态

CCD相机由于成像范围大，如果上下没有对准且在C型机构运行方向距离不大 或者倾斜角度不大时，均不影响激光传感器光斑的视觉成像及精度。

步骤3：激光传感器在不同位置时CCD成像激光传感器光斑分析

步骤3.1激光传感器在不同位置时CCD成像图

图7(a)中为上下激光传感器完全对准时CCD相机的成像图。图7(b)中为上下 激光传感器在C型机构运行方向稍未对准且未倾斜时CCD相机的成像图。图7(c) 中为上下激光传感器在C型机构运行方向完全错开且未倾斜时CCD相机的成像 图。图7(d)中为上下激光传感器倾斜时CCD相机的成像图。

步骤3.2人工视觉目测判断，调整下传感器三维机构

在计算机软件中，将上下CCD所拍摄成像图进行合并，观察图像。

如果如图7(a)所示，则不需调节下传感器所在三维机构装置。

如果如图7(b)(c)所示，则需手动调节下传感器所在三维机构装置在C型机构 运行方向移动，使得调整后图像如图7(a)。

如果如图7(d)所示，则需手动调节下传感器所在三维机构装置倾斜角度方向 移动，使得调整后图像如图7(a)。

Claims (3)

1.一种激光测厚对射光斑人工目视检测装置，其特征在于：C型扫描机构(1)上下端各安装CCD相机(2)和激光传感器(3)1个，数据线(4)均连接至外部，C型机构下方为滑块(5)、丝杠(6)，联轴器(7)和电机(8)，三维调节机构(9)，检测平台(10)位于C型机构上下激光传感器之间。

检测平台激光传感器在不同位置时的检测分析，激光传感器在不同位置时的状态：

如果上下激光传感器光斑对准，此时上下CCD相机可视成像范围(12)内检测到一个光斑，判断光斑位置对准；如果上下激光传感器光斑未对准，且下激光传感器倾斜照射在被测物下方，此时上下CCD相机可视成像范围内可以检测到面积较大光斑，判断光斑位置未对准；如果上下激光传感器光斑未对准，且下激光传感器与上激光传感器水平方向有位移，此时上下CCD相机可视成像范围内可以检测到两个光斑，判断光斑位置未对准；如果上下激光传感器光斑未对准，且上激光传感器有倾斜，此时上下CCD相机可视成像范围内可以检测到面积较大的光斑，判断光斑位置未对准；

CCD相机倾斜时的检测状态，CCD相机由于成像范围大，如果上下没有对准且在C型机构运行方向距离不大或者倾斜角度不大时，均不影响激光传感器光斑的视觉成像及精度。

2.一种激光测厚对射光斑人工目视检测方法，其特征在于：本发明发明提供一种激光测厚对射光斑检测校对方法，包括如下步骤：

步骤1：搭建如权利要求1所述的激光测厚和CCD相机C型机构装置

步骤2：激光传感器在不同位置时的检测分析

步骤2.1激光传感器在不同位置时的状态

如果上下激光传感器光斑对准，则光束(11)，此时上下CCD相机可视成像范围(12)内检测到一个光斑，判断光斑位置对准；

如果上下激光传感器光斑未对准，且下激光传感器倾斜照射在被测物下方，此时上下CCD相机可视成像范围内可以检测到面积较大光斑，判断光斑位置未对准；

如果上下激光传感器光斑未对准，且下激光传感器与上激光传感器水平方向有位移，此时上下CCD相机可视成像范围内可以检测到两个光斑，判断光斑位置未对准；

如果上下激光传感器光斑未对准，且上激光传感器有倾斜，此时上下CCD相机可视成像范围内可以检测到面积较大的光斑，判断光斑位置未对准；

步骤2.2CCD相机倾斜时的检测状态

CCD相机由于成像范围大，如果上下没有对准且在C型机构运行方向距离不大或者倾斜角度不大时，均不影响激光传感器光斑的视觉成像及精度。

3.根据权利要求1所述的激光测厚对射光斑人工目视检测方法，其特征在于：通过步骤2的判断方法，调整设备按照步骤3执行，对激光传感器在不同位置时CCD成像激光传感器光斑分析：

步骤3.1激光传感器在不同位置时CCD成像图；

步骤3.2人工视觉目测判断，调整下传感器三维机构；

在计算机软件中，将上下CCD所拍摄成像图进行合并，观察图像；

如果光斑一致，则不需调节下传感器所在三维机构装置；

如果不一致，则需手动调节下传感器所在三维机构装置在C型机构运行方向移动；

如果光斑变形，则需手动调节下传感器所在三维机构装置倾斜角度方向移动。