[发明专利]基于线阵CCD和FPGA的多激光光斑位置探测装置及方法

权利要求书

1.一种基于线阵CCD和FPGA的多激光光斑位置探测装置，其特征在于，包括激光发射模块、CCD传感器模块、FPGA信号处理模块、数据存储与传输模块和上位机；

所述激光发射模块，用于垂直发射多束线激光至待测物件的表面；

所述CCD传感器模块，用于接收待测物件反射的激光，并进行光电转换，完成光信号的采集与转换；

所述FPGA信号处理模块，用于对光电转换之后的模拟电信号进行预处理以及模数转换，并实现多激光光斑中心定位；

所述数据存储与传输模块，用于存储FPGA信号处理模块的图像数据，并将多激光光斑中心定位结果传输至上位机；

所述上位机，用于获取FPGA信号处理模块的结果数据，利用激光三角法求取每个光斑对应的位置信息，最终获得待测件的几何信息并输出结果。

2.根据权利要求1所述的基于线阵CCD和FPGA的多激光光斑位置探测装置，其特征在于，所述激光发射模块包括由位于同一水平面上且同轴设置的N个线激光器构成的激光器阵列，且激光发射模块通过上位机控制。

3.根据权利要求1所述的基于线阵CCD和FPGA的多激光光斑位置探测装置，其特征在于，所述CCD传感器模块包括依次设置的滤光片、孔径光阑、光学镜头以及线阵CCD传感器；且光学镜头与线阵CCD传感器的轴线间存在使得CCD传感器模块满足恒聚焦光路条件的夹角θ。

4.根据权利要求1所述的基于线阵CCD和FPGA的多激光光斑位置探测装置，其特征在于，所述FPGA信号处理模块对光电转换之后的模拟电信号进行预处理，具体为：利用运算放大器对模拟电信号进行放大处理。

5.根据权利要求1所述的基于线阵CCD和FPGA的多激光光斑位置探测装置，其特征在于，所述数据存储与传输模块将数据传输至上位机，具体为：基于以太网PHY芯片实现网络通信，并通过UDP协议及千兆网口将数据传输至上位机。

6.基于线阵CCD和FPGA的多激光光斑位置探测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、上位机控制激光发射模块垂直发射多束线激光至待测物件的表面；

步骤2、CCD传感器模块采集待测物件反射的激光，并进行光电转换；

步骤3、FPGA信号处理模块对光电转换之后的模拟电信号进行放大预处理以及模数转换，并实现多激光光斑中心定位，且将处理后的数据传输至数据存储与传输模块；

步骤4、FPGA信号处理模块将多激光光斑中心定位结果传输至上位机，上位机根据定位结果并利用激光三角法求取每个光斑对应的位置信息，最终获得待测件的几何信息并输出结果。

7.根据权利要求6所述的基于线阵CCD和FPGA的多激光光斑位置探测方法，其特征在于，步骤3所述FPGA实现多激光光斑中心定位，具体为：

步骤3-1、对数字信号进行滤波；

步骤3-2、根据滤波后信号的峰值对多激光光斑进行分割，获得若干个单激光光斑；

步骤3-3、利用质心法求取每个激光光斑的中心。

8.根据权利要求7所述的基于线阵CCD和FPGA的多激光光斑位置探测方法，其特征在于，步骤3-1所述滤波具体采用均值滤波法。