【技术实现步骤摘要】
光学聚焦镜头的焦点感光元件三维空间视觉伺服定位系统及方法
本专利技术涉及伺服定位领域,尤其涉及光学聚焦镜头的焦点感光元件三维空间视觉伺服定位系统和光学聚焦镜头的焦点感光元件三维空间视觉伺服定位方法。
技术介绍
在光学领域中,感光元件是感应光照的半导体材料,光学聚焦镜头作用是将透过的光线汇聚成一个光照强度比较强的焦点,感光元件与光学聚焦镜头焦点的对位精度直接决定了光学产品的质量,本专利的目标是实现感光元件与光学聚焦镜头焦点的精准对位。传统的人工装配采用感光元件返回的电压信号作为它的定位完成标志,这种定位方法效率低、精度低,不符合当前工业自动化的理念。
技术实现思路
本专利技术设计开发了一种光学聚焦镜头的焦点感光元件三维空间视觉伺服定位系统,通过三轴运动控制装置调节感光元件,以实现光学聚焦镜头的焦点和感光元件的自动对位,系统操作简单。激光测距仪的镜头符合光学聚焦镜头的要求,本专利技术以激光测距仪的镜头为实际应用。本专利技术还有一个目的是提供一种光学聚焦镜头的焦点感光元件三维空间视觉伺服定位方法,分别拍摄光学聚焦镜头的光斑图像和感光元件图像,并求解光学聚焦镜头的焦点中心坐标和感光元件的中心坐标,将二者差值转换为运动控制系统的坐标,完成对位操作,提高了对位精度。本专利技术提供的技术方案为:一种光学聚焦镜头的焦点感光元件三维空间视觉伺服定位系统,包括:光学聚焦镜头;感光元件,其设置在所述光学聚焦镜头一侧;三轴运动控制装置,其连接所述感光元件,并能够调整所述感光元件的位置;激光发射器,其设置在所述光学聚焦镜头下方;反光板,其设置在所述其设置在所述光学聚焦镜头另一侧;焦点成 ...
【技术保护点】
1.光学聚焦镜头的焦点感光元件三维空间视觉伺服定位系统,其特征在于,包括:光学聚焦镜头;感光元件,其设置在所述光学聚焦镜头一侧;三轴运动控制装置,其连接所述感光元件,并能够调整所述感光元件的位置;激光发射器,其设置在所述光学聚焦镜头下方;反光板,其设置在所述其设置在所述光学聚焦镜头另一侧;焦点成像板,其设置在所述其设置在所述光学聚焦镜头另一侧,能够将焦点的光照信息返回相机形成焦点图像;分光棱镜,其设置在所述激光发射器和所述反光板之间;并能够将反光板上的反射光经所述光学聚焦镜头在焦点成像板上形成焦点图像;相机,其设置在所述分光棱镜上方;同轴光源,其设置在所述相机和所述分光棱镜之间;其中,所述激光器发射的光线能够经过反光板反射后通过光学镜头在焦点成像板上形成焦点图像后反射回相机中;所述同轴光源发射的光线经过分光棱镜投射在感光元件上。
【技术特征摘要】
1.光学聚焦镜头的焦点感光元件三维空间视觉伺服定位系统,其特征在于,包括:光学聚焦镜头;感光元件,其设置在所述光学聚焦镜头一侧;三轴运动控制装置,其连接所述感光元件,并能够调整所述感光元件的位置;激光发射器,其设置在所述光学聚焦镜头下方;反光板,其设置在所述其设置在所述光学聚焦镜头另一侧;焦点成像板,其设置在所述其设置在所述光学聚焦镜头另一侧,能够将焦点的光照信息返回相机形成焦点图像;分光棱镜,其设置在所述激光发射器和所述反光板之间;并能够将反光板上的反射光经所述光学聚焦镜头在焦点成像板上形成焦点图像;相机,其设置在所述分光棱镜上方;同轴光源,其设置在所述相机和所述分光棱镜之间;其中,所述激光器发射的光线能够经过反光板反射后通过光学镜头在焦点成像板上形成焦点图像后反射回相机中;所述同轴光源发射的光线经过分光棱镜投射在感光元件上。2.光学聚焦镜头的焦点感光元件三维空间视觉伺服定位方法,其特征在于,包括:步骤一、对所述光学聚焦镜头的焦点感光元件三维空间视觉伺服定位系统进行标定,将感光元件作为标定过程中的检测对象,并将图像坐标变换为运动系统的坐标;步骤二、获取不同位置下的焦点图像,选取光斑区域平均灰度值最高的值,并以此作为参考值,确定光斑区域强度的阈值范围;步骤三、开启激光发射器,将焦点成像板移动初始位置,通过光学系统采集光学聚焦镜头的激光焦点图像,并判断所述激光焦点图像的光斑区域强度是否在所述步骤二得到的阈值范围内;若所述激光焦点图像的光斑区域强度不在所述步骤二得到的阈值范围内,则对所述焦点成像板进行调节,直到所述激光焦点图像的光斑区域强度在所述步骤二得到的阈值范围内,并记录此时所述焦点成像板的位置;确定光斑区域,然后在焦点图像中的光斑区域内进行中心检测,计算出焦点图像中心坐标;步骤四、关闭激光发射器,打开同轴光源,将感光元件移动至所述焦点成像板位置,然后通过光学系统采集感光元件图像,然后调用感光元件定位程序,计算出感光元件中心坐标;步骤五、将焦点中心像素坐标与感光元件中心像素坐标的差值转换为运动控制系统的坐标,并驱动运动控制系统,完成对位操作。3.根据权利要求2所述的光学聚焦镜头的焦点感光元件三维空间视觉伺服定位方法,其特征在于,所述步骤三所述的焦点中心检测过程包括以下步骤:步骤a、通过光斑梯度对焦点图像进行分割,得到二值图像;步骤b、对所述二值图像进行区域填充,得到填充图像;步骤c、对所述填充图像进行光斑滤波,得到焦点图像中的光斑区域;步骤d、对所述焦点图像中的光斑区域进行强度校核,确定焦点的空间位置;步骤e、采用重心法计算焦点图像中心坐标。4.根据权利要求3所述的光学聚焦镜头的焦点感光元件三维空间视觉伺服定位方法,其特征在于,所述步骤d中光斑强度校核过程包括:计算焦点图像的光斑区域内的平均灰度值若进行重心检测,计算该焦点图像的中心坐标,否则,调节Z轴,变化量为ΔZ,直至该位置焦点图像的光斑区域满足阈值范围;其中,其中,为光斑区域内的平均灰度值,Hth为光斑强度阈值,λ为Z轴调节的最小步长,ΔH...
【专利技术属性】
技术研发人员:周海波,李超,王桂莲,杨璐,王硕,刘伟超,杨立伟,
申请(专利权)人:天津理工大学,
类型:发明
国别省市:天津,12
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