[发明专利]一种用于激光剪切散斑系统的剪切镜调节及其校准装置及方法

说明书

本发明公开了一种用于激光剪切散斑系统的剪切镜调节及其校准方法，通过平衡弹簧、中心旋转支架、精密螺杆及步进电机设计了一种改进的剪切镜调节装置，同时使用特定激光图像发生器生成校准图案，利用激光图案尺寸不随距离变化的特性，设计了相应的剪切镜调节量的自动校准及量化方法，能够实现图像与被测面实际尺寸的对应，有效地提高激光剪切散斑检测系统的实际使用效率，避免繁琐的人工校对与计算过程。

技术领域

本发明涉及激光剪切散斑检测系统领域，具体的，主要针对基于迈克尔逊干涉原理的激光剪切散斑检测系统，用于对此类系统中的剪切镜进行自动调节及校准，实现激光散斑剪切量的精确可控与量化。

背景技术

在激光剪切散斑检测应用中，剪切量的正确设置对检测结果有极大的影响，增大剪切量可提高检测灵敏度，然而过大的剪切量会导致检测结果失真,无法检测出尺寸小于剪切量的缺陷；减小剪切量可以提升对缺陷全貌的刻画能力，但会缺失对缺陷细节的敏感性。精确的剪切量控制需要ccd像素与实际检测面的对应关系。由于被检测目标的距离、区域等随检测条件、环境等因素变化，因此剪切量难以进行精确的标定及量化。传统的激光剪切散斑检测系统通过仅以CCD像素为基准来设置剪切量，与实际被测面没有对应关系，这造成在检测应用中，对检测缺陷结果的标定与量化有极大困难。

发明内容

本发明的目的是：克服现有技术的不足，提供一种用于激光剪切散斑系统的剪切镜调节及其校准装置及方法，能够有效地提高激光剪切散斑检测系统的实际检测速度与效率，避免繁琐的人工校对核准流程

本发明的技术方案是：一种用于激光剪切散斑系统的剪切镜调节及其校准装置，包括激光剪切散斑背景激光激励装置，分光棱镜，相移平面镜，剪切镜，感光CCD单元，前置镜头，剪切镜调节装置；所述的剪切镜调节装置包括安装在剪切镜背面中心位置的旋转支架、两个平衡弹簧以及两个由步进电机驱动的精密螺杆；所述两个平衡弹簧位于旋转支架同侧用于稳定剪切镜镜面位置，位于旋转支架另一侧的两个精密螺杆用于在步进电机的驱动下调节剪切镜偏转量。

优选的，装置还包括激光发生器，所述的激光发生器产生已知尺寸的激光校准图案，所述激光校准图案为空心且外形封闭的几何图形。

优选的，所述激光校准图案优选空心等腰或等边三角形。

一种利用所述装置实现的剪切镜调节及校准方法，包括：

S1、打开激光发生器，在被测面上投影相应的标准图案；

S2、从感光CCD单元中采集一幅图像，并进行图像边缘检测，再从边缘检测结果中提取封闭区域；

S3、通过封闭区域中连通区域的个数判断当前剪切量等级；根据不同的剪切量等级计算当前的剪切量Δx,Δy；

S4、利用剪切镜调节装置驱动剪切镜分别在X和Y方向偏转，即产生剪切角Δθ_x,Δθ_y,重复步骤S2至S3得到新的剪切量Δx′,Δy′,进而得到剪切量与剪切角的对应关系Δθ_x→(Δx′-Δx),Δθ_y→(Δy′-Δy)；

S5、根据上述对应关系，调节剪切镜的剪切角，使得标准图案完全重合，此时剪切镜在X与Y方向上的剪切量都为0,由此实现了校准的目的；

上述X方向为水平方向；Y是垂直方向，与精密螺杆在剪切镜背面触点连线平行。

优选的，方法还包括：

已知被测面上投影的标准图案内部空心区域面积为S_inner,标准图案完全重合后其连通区域S′_inner所占用的像素点总数为N，则像素与实际尺寸的量化对应关系为N/S_inner，由此得到实际尺寸与像素之间的对应关系。