[发明专利]一种用于高精度检测发散光束光轴垂直度的方法及装置

权利要求书

1.一种用于高精度检测发散光束光轴垂直度的装置，其特征在于，所述装置包括安装底座（1），在所述安装底座（1）上设置有安装支架（2），

在所述安装支架（2）上设置有用于调节发散光束透过率的透光片（3），

在所述透光片（3）下方设置有用于反射所述发散光束的反射镜（4），所述反射镜（4）与所述透光片（3）相对，并且，所述反射镜（4）与所述透光片（3）平行，

在所述反射镜（4）旁侧设置有用于采集发散光束在所述透光片（3）下表面所形成透射光斑以及反射光斑信息的相机（5），

所述装置还包括用于数据处理的处理器（6）。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述透光片（3）的透过率可调。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述透光片（3）与所述反射镜（4）之间的距离根据光轴垂直度的目标检测精度以及相机镜头系统的检测精度设定。

4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述相机（5）前端设置有相机镜头（7），所述相机镜头（7）设置于所述透光片（3）与所述反射镜（4）之间，所述相机镜头（7）与透光片（3）之间的夹角α满足下式（3）：

式（3），

其中，WD表示相机镜头（7）的工作距离；

R表示相机镜头（7）的直径；

L表示相机镜头（7）左侧边缘水平高度处的光斑半径。

5.一种使用权利要求1至4任一项所述装置检测发散光束光轴垂直度的方法，其特征在于，所述方法包括：

采集发散光束在透光片下表面形成的透射光斑图像；

采集发散光束在透光片下表面形成的反射光斑图像；

根据所述透射光斑图像以及所述反射光斑图像生成两光斑的中心距；

根据所述两光斑的中心距生成发散光束的光轴垂直度。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，对于光强不同的发散光束，调节所述透光片的透过率不同。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，采集发散光束在透光片下表面形成的透射光斑图像使用第一曝光时间，采集发散光束在透光片下表面形成的反射光斑图像使用第二曝光时间，其中，第一曝光时间小于第二曝光时间。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据所述透射光斑图像以及所述反射光斑图像生成两光斑的中心距包括：

根据所述透射光斑的图像确定所述透射光斑的几何中心；

根据所述反射光斑的图像确定所述反射光斑的几何中心；

根据所述透射光斑的几何中心以及所述反射光斑的几何中心测量所述两光斑的中心距，所述两光斑的中心距为所述透射光斑几何中心与所述反射光斑几何中心之间的距离。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据所述两光斑的中心距生成发散光束的光轴垂直度具体根据以下式（13）进行计算：

式（13）

其中，表示发散光束的光轴与安装面法线之间夹角；

表示两光斑的中心距；

H表示透光片与反射镜之间的距离。