[发明专利]一种利用监测CCD实时测定激光探头与被照射面间距离和角度的方法

权利要求书

1.一种利用监测CCD实时测定激光探头与被照射面间距离和角度的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤A、获取硬件固定参数：

(A1)确定激光监测CCD获取的图像中每个像素边长对应的实物边长δ与镜头到被照射平面间距离l的关系δ＝f(l)；

(A2)获取激光出光口光束半径r₀和激光光源发散角θ，获取CCD图像中光斑边界与光斑中心亮度比η与光斑中心亮度s_o之间的关系η＝g(s_o)；

步骤B、实时测定激光探头与被照射面间距离和角度：

(B1)获取光斑所在区域的CCD图像，确定光斑区域R；

(B2)获取光斑区域R的点阵图像，计算椭圆点阵的短半轴a和长半轴b；

(B3)计算激光与被照射平面法线所夹锐角α，cosα＝a/b；

(B4)计算激光探头中心与被照射平面间距离h′：

2.根据权利要求1所述的利用监测CCD实时测定激光探头与被照射面间距离和角度的方法，其特征在于，所述步骤(A1)具体包括：

(A1.1)测量实物的某一边长k；

(A1.2)变换镜头到被照射平面间距离组成集合L{l₁,l₂,...,l_n}，获取不同距离下的CCD图像，并计算不同CCD图像中实物的边长所占像素个数，组成集合P{p₁,p₂,...,p_n}；其中n为获取的样本个数；

(A1.3)采用拟合算法确定l_i与之间的关系δ＝f(l)，其中i＝1,2,..,n。

3.根据权利要求1所述的利用监测CCD实时测定激光探头与被照射面间距离和角度的方法，其特征在于，所述步骤(A2)包括如下步骤：

(A2.1)固定镜头-被照射平面距离l，固定激光发射功率，激光出光口与被照射平面保持垂直，二者间距离为h，测量光斑的半径r，并获取CCD图像；

(A2.2)在获取的CCD图像中，搜索亮度最大的点为光斑中心o，其亮度为s_o；

(A2.3)根据δ＝f(l)获取每个像素边长对应的实物边长δ，根据(A2.1)中测量的光斑的半径r计算光斑半径的像素长度

(A2.4)根据及光斑中心o的像素坐标，获取CCD图像中光斑边界，在光斑边界上采集m个点并获取其亮度值，计算m个亮度值的均值光斑边界与光斑中心亮度比

(A2.5)改变激光出光口与被照射平面间距离h，重复步骤(A2.1)至(A2.4)，获取多对(r,h)值和(η,s_o)值，根据r＝r₀+htanθ采用拟合算法计算出激光出光口光束半径r₀和激光光源发散角θ的值；采用曲线拟合算法获取η与s_o的关系：η＝g(s_o)。

4.根据权利要求1所述的利用监测CCD实时测定激光探头与被照射面间距离和角度的方法，其特征在于，所述步骤(B1)具体为：

在获取的CCD图像中搜索搜索亮度的最大值s_max，根据η＝g(s_o)获取当前的光斑边界与光斑中心亮度比η＝g(s_max)，亮度值不小于s_max*η的区域为亮度区域。

5.根据权利要求1所述的利用监测CCD实时测定激光探头与被照射面间距离和角度的方法，其特征在于，所述步骤(B2)具体为：

(B2.1)计算椭圆形点阵边界上任意两点间坐标距离其中(x_i,y_i)和(x_j,y_j)为椭圆形点阵边界上的点；取最大值d_ma,＝2b/δ计算出长半轴

(B2.2)计算椭圆形点阵面积之和S＝Nδ²，其中N为点阵区域包含的像素点数目；

(B2.3)计算椭圆形点阵的短半轴