[发明专利]光斑成像装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种光斑成像装置，及尤其涉一种用于激光扫描视觉系统的CCD光敏 器件过度曝光时的光斑位置的估算方法，其可以提高视觉系统在过度曝光情况下的精度。

背景技术

在普通的三角法激光测距传感器使用CCD线阵光敏器件的应用中，物体表面的状 况和角度一般都是稳定的，这时可以自动调整曝光时间以使的CCD光敏器件工作在其正常 的范围内。这时计算光斑位置就可以采用加权取光强重心作为光斑中心的技术。

当应用基于三角法的激光扫描视觉系统对工件或物体进行扫描时，工件表面的特 性及角度有时变化很大，特别是像铝合金、铜合金、机械加工过的钢等工件的表面某个角度 反射性很强，此时就会出现CCD线阵光敏器器件曝光过度的情况，即使自动曝光控制也不能 及时调整曝光时间。现有的技术都没有对这种非正常曝光的情形做特殊的处理。如果采用 和正常曝光同样的光斑中心算法，测量结果的精度就会出现较大的误差。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供鉴于上述现有 技术的缺失，本发明的主要目的在于提供一种光斑成像装置，此方法对保证激光扫描视觉 系统在很大动态范围的环境下获取高精度的测量结果有着非常重要的意义。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种光斑成像装置，它包括：

CCD光敏器件，其用于基于光斑得到的光学信号进行感测得到电信号，并用于基于 电信号得到至少一组数据帧；

计算单元，其用于从帧开始向帧尾方向，求取一帧中灰度最大值的位置P点，以及P 点的灰度值MAX；

第一比较单元，其用于P点的灰度值MAX与预设的过度曝光阈值SAT进行比较；

第二比较单元，其用于在如果MAX大于或等于SAT时，以P点为中心在P左右各取q个 像素位置的值与预设的阈值SECTH进行比较；

求取单元，其用于在如果大于阈值SECTH的像素个数大于或等于预设值W时，以P为 中心分别向左右搜索最右端的大于SECTH的位置和最左端大于SECTH的位置，分别记为D和 C，以C为起点向左取k/2像素点，和C点一起做最小二乘直线拟合，求得左边直线的参数，以D 为起点向左取k/2像素点，和D点一起做最小二乘直线拟合，求得右边直线的参数；并用于以 设定的阈值SECTH代入经过拟合的直线，求取饱和信号的起始点m，终点n以及他们之间的距 离Le；并用于基于Le求取得到le；并用于基于le得到光斑成像的估计位置。

优选地，它还包括：所述第二比较单元用于在如果MAX小于SAT时，在最大值位置前 后各选取k个像素位置作为激光光斑成像的范围，采用线性加权求重心的算法来求取光斑 位置的中心，其中k为大于或等于1的正整数。

优选地，采用线性加权求重心的算法来求取光斑位置的中心的公式为：

N=Σi=P-kP+kNiB(Ni)/Σi=P-kP+kB(Ni)]]>

，其中，N为求取的光斑中心的像素坐标，具有亚像素的精度；Ni为像素坐标；B(Ni) 为像素在Ni处的灰度值，线阵CCD像素序号i为1～n。