[发明专利]一种基于半导体激光准直的反射式垂直度检测系统及方法

权利要求书

1.一种基于半导体激光准直的反射式垂直度检测系统，其特征在于：该系统包括半导体激光器、半透半反镜、镜面全反射镜、CCD和钻孔器；所述钻孔器采用轴中空的倒T型结构，其端部对应于圆弧物体表面，与端部垂直的延伸部内设置有所述半导体激光器和半透半反镜；位于所述延伸部侧壁设置有一通孔，该通孔的圆心与所述半透半反镜的中心位于同一水平线；所述半导体激光器发射出的激光光束传输至所述半透半反镜后，分为第一透射光和第一反射光；所述第一透射光经透明介质垂直照射在所述圆弧物体表面上后，反射回所述半透半反镜，经所述半透半反镜再次分束成第二透射光和第二反射光；所述第二反射光穿过所述通孔照射在位于所述钻孔器外部的所述镜面全反射镜，所述镜面全反射镜与所述通孔位置对应设置；所述第二反射光经所述镜面全反射镜后反射至所述CCD。

2.如权利要求1所述的一种基于半导体激光准直的反射式垂直度检测系统，其特征在于：所述半导体激光器发射出的激光光束与所述钻孔器同轴。

3.如权利要求1所述的一种基于半导体激光准直的反射式垂直度检测系统，其特征在于：所述半透半反镜的分光比为50:50。

4.如权利要求1或2或3所述的一种基于半导体激光准直的反射式垂直度检测系统，其特征在于：所述半透半反镜呈倾斜设置在所述钻孔器的延伸部内，所述半透半反镜与所述半导体激光器发射出的准直激光光束夹角为45°。

5.一种基于半导体激光准直的反射式垂直度检测方法，其特征在于包括以下步骤：

1)设置一包括半导体激光器、半透半反镜、镜面全反射镜、CCD和钻孔器的检测系统，半导体激光器和半透半反镜设置在钻孔器内部，镜面全反射镜和CCD设置在钻孔器外部；

2)半导体激光器发射出高斯激光光斑打到半透半反镜后分为第一透射光和第一反射光；

3)第一透射光垂直打到圆弧物体表面并反射回半透半反镜；

4)半透半反镜将反射光再次分束成第二透射光和第二反射光；

5)第二反射光经过镜面全反射镜反射到CCD；

6)通过CCD实时读取高斯激光光斑图像信息，利用相应的算法计算高斯激光光斑中心与CCD中心位置距离；

7)通过调整钻孔器的位置，直到读取的高斯激光光斑中心与CCD中心重合，则钻孔器轴中心延长线与圆弧物体表面的交点即为其垂直点。

6.如权利要求5所述的一种基于半导体激光准直的反射式垂直度检测方法，其特征在于：所述相应的算法为：

6.1)光斑打到CCD后，从CCD读取的图像是一个近似圆的亮斑；

6.2)通过对CCD图像进行读取并对其进行图像的二值化、霍夫变换，最后求出亮斑的圆心坐标；

6.3)通过两点间距离公式求出实际接收光斑图像的圆心坐标与CCD中心位置的距离。