CN117029677A - 一种基于激光传感器的vr凸面镜片的中心点的寻找方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于激光传感器的VR凸面镜片的中心点的寻找方法及装置，其包括以下步骤：将VR凸面镜片置于激光发射器与激光接收器之间XY平面，且VR凸面镜片的轴向垂直于XY平面；激光发射器与激光接收器沿着X轴运动，同时激光发射器向激光接收器发射激光束；激光接收器将接收到的激光束信息传递给信息处理器；信息处理器接收激光束信息，并根据激光束信息确定激光接收器接收不到激光束的第一通断点对应的X₁值，以及重新接收到激光束的第二通断点对应的X₂值，确定中心点的X₀＝(X₁+X₂)/2。本发明准确地找出各个镜片的最高点，大大提高了对准精度，避免在后面的贴合过程中光学误差会被放大。

Description

一种基于激光传感器的VR凸面镜片的中心点的寻找方法及 装置

技术领域

本发明涉及视觉定位技术领域，具体而言，涉及一种基于激光传感器的VR凸面镜片的中心点的寻找方法及装置。

背景技术

目前VR设备逐步迁移到Pancake(超短焦光学折叠光路)技术方案，基于Pancake技术方案的VR头显，图像源进入半反半透功能的镜片之后，光线在镜片、相位延迟片以及反射式偏振片之间多次折返，最终从反射式偏振片射出。同时镜片组无需和显示屏保持一定距离，能够降低VR头显的厚度，使其做得更紧凑，整体体积也会更小。

基于Pancake方案的VR头显涉及到3D曲面贴合工艺。为保证贴合效果，需要对上下两层镜片的3D曲面进行对准。镜片总共有多片，所以这个过程需要做不止一次，如果不对准则后面的贴合过程中光学误差会被进一步放大。对准的最简单方式是使得各个镜片的光学中心对准。因为镜片通常是球面或者抛物面，因此实质上，镜片表面是一个中心对称的3D曲面。多片镜片光学中心对准方式需要准确地找出各个镜片的最高点。

发明内容

为解决上述缺陷，本发明提供了一种基于激光传感器的VR凸面镜片的中心点的寻找方法及装置，本发明准确地找出各个镜片的最高点，大大提高了对准精度，避免在后面的贴合过程中光学误差会被放大。

第一方面，一种基于激光传感器的VR凸面镜片的中心点的寻找装置，以垂直于VR凸面镜片轴向的平面为XY平面，所述基于激光传感器的VR凸面镜片的中心点的寻找装置包括：

激光发射器，所述激光发射器可沿着X轴运动，所述激光发射器用于发射激光束，且所述激光发射器发出的激光束扫描设置于XY平面；

激光接收器，所述激光接收器与所述激光发射器分别平行设置于VR凸面镜片的两侧，所述激光接收器随着激光发射器同步平行运动，激光接收器用于接收由激光发射器发射的激光束，并根据接收到的激光束生成激光束接收信息，并将激光束信息传递出去；

信息处理器，所述信息处理器用于接收激光束信息，并根据激光束信息确定VR凸面镜片的中心点。

于本发明的一种实施方式中，激光束的宽度处于5微米-100微米。

于本发明的一种实施方式中，所述基于激光传感器的VR凸面镜片的中心点的寻找装置还包括第一X轴直线模组和第二X轴直线模组，第一X轴直线模组与第二X轴直线模组平行设置于VR凸面镜片的两侧，所述激光发射器设置于第一直线模组上，所述激光发射器沿着第一直线模组运动，所述激光接收器设置于第二直线模组上，所述激光接收器沿着第二直线模组运动。

于本发明的一种实施方式中，所述基于激光传感器的VR凸面镜片的中心点的寻找装置还包括第一Y轴直线模组和第二Y轴直线模组，第一Y轴直线模组和第二Y轴直线模组分别垂直于第一X轴直线模组，并且第一Y轴直线模组和第二Y轴直线模组分别设置于VR凸面镜片的两侧，第一Y轴直线模组上设置有激光发射器，第二Y轴直线模组设置有激光接收器。

于本发明的一种实施方式中，所述基于激光传感器的VR凸面镜片的中心点的寻找装置还包括用于固定VR凸面镜片的夹具，夹具可绕中心转动。

于本发明的一种实施方式中，夹具下侧设置有DD马达，DD马达与夹具直接相连。

于本发明的一种实施方式中，夹具下侧设置有旋转载台，旋转载台包括安装板，安装板内设有轴承，轴承内侧安装有转轴；转轴的顶端与第一圆弧齿同步轮的底部相连，第一圆弧齿同步轮的外周通过传送带与第二圆弧齿同步轮相连；第二圆弧齿同步轮与伺服电机的传动轴相连。圆弧齿同步轮的顶部与夹具与相连。

第二方面，本发明提供一种基于激光传感器的VR凸面镜片的中心点的寻找方法，其包括以下步骤：

将VR凸面镜片置于激光发射器与激光接收器之间XY平面，且VR凸面镜片的轴向垂直于XY平面；

激光发射器与激光接收器沿着X轴运动，同时激光发射器向激光接收器发射激光束；

激光接收器将接收到的激光束信息传递给信息处理器；

信息处理器接收激光束信息，并根据激光束信息确定激光接收器接收不到激光束的第一通断点对应的X₁值，以及重新接收到激光束的第二通断点对应的X₂值，确定中心点的X₀＝(X₁+X₂)/2。

于本发明的一种实施方式中，基于激光传感器的VR凸面镜片的中心点的寻找方法还包括以下步骤：

激光发射器与激光接收器沿着Y轴运动，同时激光发射器向激光接收器发射激光束；激光接收器将接收到的激光束信息传递给信息处理器；信息处理器接收激光束信息，并根据激光束信息确定激光接收器接收不到激光束的第一通断点对应的Y₁值，以及重新接收到激光束的第二通断点对应Y₂值，确定中心点的Y₀＝(Y₁+Y₂)/2。

于本发明的一种实施方式中，所述的基于激光传感器的VR凸面镜片的中心点的寻找方法还包括以下步骤：

以夹具的中心点为原点，将VR凸面镜片旋转θ角，

激光发射器与激光接收器重新沿着X轴运动，同时激光发射器向激光接收器发射激光束；

激光接收器将接收到的激光束信息传递给信息处理器；

信息处理器接收激光束信息，并根据激光束信息确定激光接收器接收不到激光束的第一通断点对应的X₃值，以及重新接收到激光束的第二通断点对应的X₄值，确定中心点的Y₀＝[(X₃+X₄)*sinθ]/2。

综上所述，本发明提供一种基于激光传感器的VR凸面镜片的中心点的寻找方法及装置，本发明的有益效果是：

本发明中凸面镜片为中心对称的结构，所以等高线图为一系列的同心圆。本发明通过这一特点准确地找出各个镜片的最高点，大大提高了对准精度，避免在后面的贴合过程中光学误差会被放大。

本发明还采用电机提供动力，光栅尺采集位置信息并反馈给电机，实现电机驱动配合光栅尺反馈定位的全闭环控制，具有高加速度、无背隙误差、结构简单、适合高速直线运动、易于调节和控制、适应性和协调性强的优势。

附图说明

图1为本发明提供的基于激光传感器的VR凸面镜片的中心点的寻找方法原理示意图。

图2为实施例1提供的基于激光传感器的VR凸面镜片的中心点的寻找装置的俯视图。

图3为实施例3提供的基于激光传感器的VR凸面镜片的中心点的寻找方法示意图。

图4为实施例4、5提供的基于激光传感器的VR凸面镜片的中心点的寻找方法示意图。

主要元素符号说明：

1、第一X轴直线模组；11、第一X轴伺服电机；2、第二X轴直线模组；21、第二X轴伺服电机；3、激光发射器；4、激光接收器；51、安装板；52、第一圆弧齿同步轮；53、传送带；54、第二圆弧齿同步轮。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，激光接收器4由光敏材料制成，当有激光束照射到激光接收器4上时，该颗粒变色，当无激光照射到激光接收器4上时，该颗粒无变化。在检测时，利用激光束扫描待测平面，该平面表面无凸面镜片时，激光接收器4接收矩形激光束的全部激光(如图1中a线)，当该平面表面有凸面镜片时，凸面镜片对激光束的阻隔作用，激光束不会被激光接收器4接收到，或者即使接收到，其强度也很微弱(如图1中b、c线)。当随着激光发射器与激光接收器4继续运动，至无凸面镜片阻挡激光束时，激光接收器4又接收到全部激光束(如图1中d线)。由于VR凸面镜片中心点周围均是中心对称的结构，那么VR凸面镜片中心点，等高线图为一系列的同心圆，那么同一XY平面的两个通断点的中间位置就是中心点的坐标。

实施例1

如图2所示，实施例1提供一种基于激光传感器的VR凸面镜片的中心点的寻找装置，用于寻找VR凸面玻璃或者光学镜片的中心点。以垂直于VR凸面镜片轴向的平面为XY平面，基于激光传感器的VR凸面镜片的中心点的寻找装置包括：第一X轴直线模组1、第二X轴直线模组2、激光发射器3、激光接收器4和夹具。

激光发射器3可沿着X轴运动，激光发射器3用于发射激光束，且激光发射器3发出的激光束扫描设置于XY平面。

激光接收器4与激光发射器3分别平行设置于VR凸面镜片的两侧，激光接收器4随着激光发射器3同步平行运动，激光接收器4用于接收由激光发射器3发射的激光束，并根据接收到的激光束生成激光束接收信息，并将激光束信息传递出去；

信息处理器用于接收激光束信息，并根据激光束信息确定VR凸面镜片的中心点。

激光束的宽度处于5微米-100微米。

进一步地，激光发射器3设置于第一直线模组上，激光发射器3沿着第一直线模组运动。第一X轴直线模组1一端与第一X轴伺服电机11相连。第一X轴直线模组1一侧设置有第一光栅尺，第一光栅尺、第一X轴伺服电机11分别与PLC控制器相连。伺服电机提供动力，光栅尺采集位置信息并反馈给电机，实现伺服电机驱动配合光栅尺反馈定位的全闭环控制。

激光接收器4设置于第二直线模组上，激光接收器4沿着第二直线模组运动。第二X轴直线模组2一端与第二X轴伺服电机21相连。第二X轴直线模组2一侧设置有第二光栅尺，第二光栅尺、第二X轴伺服电机21分别与PLC控制器相连。第一X轴直线模组1与第二X轴直线模组2平行设置于VR凸面镜片的两侧。

夹具用于固定VR凸面镜片，夹具可绕中心转动。

于本实施例中，夹具下侧设置有旋转载台。旋转载台包括安装板51，安装板51内设有轴承，轴承内侧安装有转轴；转轴的顶端与第一圆弧齿同步轮52的底部相连，第一圆弧齿同步轮52的外周通过传送带53与第二圆弧齿同步轮54相连；第二圆弧齿同步轮54与伺服电机的传动轴相连。圆弧齿同步轮的顶部与夹具与相连，实现夹具的旋转。

于其他实施方式中，可以采用DD马达与夹具相连，DD电机又称直接驱动马达，DD马达具有突出的超低震动、超静音、寿命长等优势，提高载台整体性能。这设计也属于本发明的保护范围。

进一步地，安装板51的下方设置有UVW调整平台，调整夹具的位置。

实施例2

与实施例1不同的是：基于激光传感器的VR凸面镜片的中心点的寻找装置还包括第一Y轴直线模组和第二Y轴直线模组，第一Y轴直线模组和第二Y轴直线模组分别设置于VR凸面镜片的两侧，第一Y轴直线模组和第二Y轴直线模组分别垂直于第一X轴直线模组1，第一Y轴直线模组的一端与第一Y轴伺服电机相连，第一Y轴直线模组的一侧设置有第三光栅尺，第一Y轴伺服电机、第三光栅尺分别与PLC控制器相连。第二Y轴直线模组的一端与第二Y轴伺服电机相连，第二Y轴直线模组的一侧设置有第四光栅尺，第二Y轴伺服电机、第四光栅尺分别与PLC控制器相连。

进一步地，第一Y轴直线模组上设置有激光发射器3，第二Y轴直线模组设置有激光接收器4。激光发射器、激光接收器可沿着Y轴运动。

实施例3

如图3所示，一种基于激光传感器的VR凸面镜片的中心点的寻找方法，其包括以下步骤：

S1、将VR凸面镜片置于激光发射器3与激光接收器4之间XY平面，且VR凸面镜片的轴向垂直于XY平面。

S2、激光发射器3与激光接收器4沿着X轴运动，同时激光发射器3向激光接收器4发射激光束。

S3、激光接收器4将接收到的激光束信息传递给信息处理器。

S4、信息处理器接收激光束信息，并根据激光束信息确定激光接收器4接收不到激光束的第一通断点对应的X₁值，以及重新接收到激光束的第二通断点对应的X₂值，确定中心点的X₀＝(X₁+X₂)/2。

S5、激光发射器3与激光接收器4沿着Y轴运动，同时激光发射器3向激光接收器4发射激光束；激光接收器4将接收到的激光束信息传递给信息处理器；信息处理器接收激光束信息，并根据激光束信息确定激光接收器4接收不到激光束的第一通断点对应的Y₁值，以及重新接收到激光束的第二通断点对应的Y₂值，确定中心点的Y₀＝(Y₁+Y₂)/2。

实施例4

如图4所示，一种基于激光传感器的VR凸面镜片的中心点的寻找方法，其包括以下步骤：

S1、将VR凸面镜片置于激光发射器3与激光接收器4之间XY平面，且VR凸面镜片的轴向垂直于XY平面。

S2、激光发射器3与激光接收器4沿着X轴运动，同时激光发射器3向激光接收器4发射激光束。

S3、激光接收器4将接收到的激光束信息传递给信息处理器。

S4、信息处理器接收激光束信息，并根据激光束信息确定激光接收器4接收不到激光束的第一通断点对应的X₁值，以及重新接收到激光束的第二通断点对应的X₂值，确定中心点的X₀＝(X₁+X₂)/2。

S5、以夹具的中心为中心点将VR凸面镜片旋转90°角，激光发射器3与激光接收器4重新沿着X轴运动，同时激光发射器3向激光接收器4发射激光束；激光接收器4将接收到的激光束信息传递给信息处理器；信息处理器接收激光束信息，并根据激光束信息确定激光接收器4接收不到激光束的第一通断点对应的X₃值，以及重新接收到激光束的第二通断点对应的X₄值，确定中心点的Y₀＝(X₃+X₄)/2。

实施例5

如图4所示，一种基于激光传感器的VR凸面镜片的中心点的寻找方法，其包括以下步骤：

S1、将VR凸面镜片置于激光发射器3与激光接收器4之间XY平面，且VR凸面镜片的轴向垂直于XY平面。

S2、激光发射器3与激光接收器4沿着X轴运动，同时激光发射器3向激光接收器4发射激光束。

S3、激光接收器4将接收到的激光束信息传递给信息处理器。

S4、信息处理器接收激光束信息，并根据激光束信息确定激光接收器4接收不到激光束的第一通断点对应的X₁值，以及重新接收到激光束的第二通断点的X₂值，确定中心点的X₀＝(X₁+X₂)/2。

S5、以夹具的中心为中心点将VR凸面镜片旋转任意θ角，激光发射器3与激光接收器4重新沿着X轴运动，同时激光发射器3向激光接收器4发射激光束；激光接收器4将接收到的激光束信息传递给信息处理器；信息处理器接收激光束信息，并根据激光束信息确定激光接收器4接收不到激光束的第一通断点对应的X₃值，以及重新接收到激光束的第二通断点的X₄值，确定中心点的Y₀＝[(X₃+X₄)*sinθ]/2。

以上仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于激光传感器的VR凸面镜片的中心点的寻找装置，其特征在于，以垂直于VR凸面镜片轴向的平面为XY平面，所述基于激光传感器的VR凸面镜片的中心点的寻找装置包括：

激光发射器，所述激光发射器可沿着X轴运动，所述激光发射器用于发射激光束，且所述激光发射器发出的激光束扫描设置于XY平面；

激光接收器，所述激光接收器与所述激光发射器分别平行设置于VR凸面镜片的两侧，所述激光接收器随着激光发射器同步平行运动，激光接收器用于接收由激光发射器发射的激光束，并根据接收到的激光束生成激光束接收信息，并将激光束信息传递出去；

信息处理器，所述信息处理器用于接收激光束信息，并根据激光束信息确定VR凸面镜片的中心点。

2.根据权利要求1所述的基于激光传感器的VR凸面镜片的中心点的寻找装置，其特征在于，激光束的宽度处于5微米-100微米。

3.根据权利要求1所述的基于激光传感器的VR凸面镜片的中心点的寻找装置，其特征在于，还包括第一X轴直线模组和第二X轴直线模组，第一X轴直线模组与第二X轴直线模组平行设置于VR凸面镜片的两侧，所述激光发射器设置于第一直线模组上，所述激光发射器沿着第一直线模组运动，所述激光接收器设置于第二直线模组上，所述激光接收器沿着第二直线模组运动。

4.根据权利要求3所述的基于激光传感器的VR凸面镜片的中心点的寻找装置，其特征在于，还包括第一Y轴直线模组和第二Y轴直线模组，第一Y轴直线模组和第二Y轴直线模组分别垂直于第一X轴直线模组，并且第一Y轴直线模组和第二Y轴直线模组分别设置于VR凸面镜片的两侧，第一Y轴直线模组上设置有激光发射器，第二Y轴直线模组设置有激光接收器。

5.根据权利要求1所述的基于激光传感器的VR凸面镜片的中心点的寻找装置，其特征在于，还包括用于固定VR凸面镜片的夹具，夹具可绕中心转动。

6.根据权利要求5所述的基于激光传感器的VR凸面镜片的中心点的寻找装置，其特征在于，夹具下侧设置有DD马达，DD马达与夹具直接相连。

7.根据权利要求5所述的基于激光传感器的VR凸面镜片的中心点的寻找装置，其特征在于，夹具下侧设置有旋转载台，旋转载台包括安装板，安装板内设有轴承，轴承内侧安装有转轴；转轴的顶端与第一圆弧齿同步轮的底部相连，第一圆弧齿同步轮的外周通过传送带与第二圆弧齿同步轮相连；第二圆弧齿同步轮与伺服电机的传动轴相连。圆弧齿同步轮的顶部与夹具与相连。

8.一种基于激光传感器的VR凸面镜片的中心点的寻找方法，其特征在于，其包括以下步骤：

将VR凸面镜片置于激光发射器与激光接收器之间XY平面，且VR凸面镜片的轴向垂直于XY平面；

激光发射器与激光接收器沿着X轴运动，同时激光发射器向激光接收器发射激光束；

激光接收器将接收到的激光束信息传递给信息处理器；

信息处理器接收激光束信息，并根据激光束信息确定激光接收器接收不到激光束的第一通断点对应的X₁值，以及重新接收到激光束的第二通断点对应的X₂值，确定中心点的X₀＝(X₁+X₂)/2。

9.根据权利要求8所述的基于激光传感器的VR凸面镜片的中心点的寻找方法，其特征在于，还包括以下步骤：

激光发射器与激光接收器沿着Y轴运动，同时激光发射器向激光接收器发射激光束；激光接收器将接收到的激光束信息传递给信息处理器；信息处理器接收激光束信息，并根据激光束信息确定激光接收器接收不到激光束的第一通断点对应的Y₁值，以及重新接收到激光束的第二通断点对应Y₂值，确定中心点的Y₀＝(Y₁+Y₂)/2。

10.根据权利要求8所述的基于激光传感器的VR凸面镜片的中心点的寻找方法，其特征在于，还包括以下步骤：

以夹具的中心点为原点，将VR凸面镜片旋转θ角，

激光发射器与激光接收器重新沿着X轴运动，同时激光发射器向激光接收器发射激光束；

激光接收器将接收到的激光束信息传递给信息处理器；

信息处理器接收激光束信息，并根据激光束信息确定激光接收器接收不到激光束的第一通断点对应的X₃值，以及重新接收到激光束的第二通断点对应的X₄值，确定中心点的Y₀＝[(X₃+X₄)*sinθ]/2。