光斑成像装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种光斑成像装置，它包括：CCD光敏器件，其用于基于光斑得到的光学信号进行感测得到电信号，并用于基于电信号得到至少一组数据帧；计算单元，其用于从帧开始向帧尾方向，求取一帧中灰度最大值的位置P点，以及P点的灰度值MAX；第一比较单元，其用于P点的灰度值MAX与预设的过度曝光阈值SAT进行比较；第二比较单元，其用于在如果MAX大于或等于SAT时，以P点为中心在P左右各取q个像素位置的值与预设的阈值SECTH进行比较；求取单元。鉴于上述现有技术的缺失，本发明专利技术的主要目的在于提供一种光斑成像装置，计算激光三角测量中的CCD线阵光敏器曝光过度情况下成像的激光光斑中心计算方法，此方法对保证激光扫描视觉系统在很大动态范围的环境下获取高精度的测量结果有着非常重要的意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光斑成像装置，及尤其涉一种用于激光扫描视觉系统的CCD光敏器件过度曝光时的光斑位置的估算方法，其可以提高视觉系统在过度曝光情况下的精度。
技术介绍
在普通的三角法激光测距传感器使用CCD线阵光敏器件的应用中，物体表面的状况和角度一般都是稳定的，这时可以自动调整曝光时间以使的CCD光敏器件工作在其正常的范围内。这时计算光斑位置就可以采用加权取光强重心作为光斑中心的技术。当应用基于三角法的激光扫描视觉系统对工件或物体进行扫描时，工件表面的特性及角度有时变化很大，特别是像铝合金、铜合金、机械加工过的钢等工件的表面某个角度反射性很强，此时就会出现CCD线阵光敏器器件曝光过度的情况，即使自动曝光控制也不能及时调整曝光时间。现有的技术都没有对这种非正常曝光的情形做特殊的处理。如果采用和正常曝光同样的光斑中心算法，测量结果的精度就会出现较大的误差。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是提供鉴于上述现有技术的缺失，本专利技术的主要目的在于提供一种光斑成像装置，此方法对保证激光扫描视觉系统在很大动态范围的环境下获取高精度的测量结果有着非常重要的意义。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是：一种光斑成像装置，它包括：CCD光敏器件，其用于基于光斑得到的光学信号进行感测得到电信号，并用于基于电信号得到至少一组数据帧；计算单元，其用于从帧开始向帧尾方向，求取一帧中灰度最大值的位置P点，以及P点的灰度值MAX；第一比较单元，其用于P点的灰度值MAX与预设的过度曝光阈值SAT进行比较；第二比较单元，其用于在如果MAX大于或等于SAT时，以P点为中心在P左右各取q个像素位置的值与预设的阈值SECTH进行比较；求取单元，其用于在如果大于阈值SECTH的像素个数大于或等于预设值W时，以P为中心分别向左右搜索最右端的大于SECTH的位置和最左端大于SECTH的位置，分别记为D和C，以C为起点向左取k/2像素点，和C点一起做最小二乘直线拟合，求得左边直线的参数，以D为起点向左取k/2像素点，和D点一起做最小二乘直线拟合，求得右边直线的参数；并用于以设定的阈值SECTH代入经过拟合的直线，求取饱和信号的起始点m，终点n以及他们之间的距离Le；并用于基于Le求取得到le；并用于基于le得到光斑成像的估计位置。优选地，它还包括：所述第二比较单元用于在如果MAX小于SAT时，在最大值位置前后各选取k个像素位置作为激光光斑成像的范围，采用线性加权求重心的算法来求取光斑位置的中心，其中k为大于或等于1的正整数。优选地，采用线性加权求重心的算法来求取光斑位置的中心的公式为：N=Σi=P-kP+kNiB(Ni)/Σi=P-kP+kB(Ni)]]>，其中，N为求取的光斑中心的像素坐标，具有亚像素的精度；Ni为像素坐标；B(Ni)为像素在Ni处的灰度值，线阵CCD像素序号i为1～n。优选地，它还包括：所述求取单元用于在如果大于阈值SECTH的像素个数少于预设值W时，在最大值位置前后各选取k个像素位置作为激光光斑成像的范围，采用线性加权求重心算法的算法来求取光斑位置的中心，其中k为大于或等于1的正整数。优选地，所述求取单元采用线性加权求重心算法的算法来求取光斑位置的中心的公式为：N=Σi=P-kP+kNiB(Ni)/Σi=P-kP+kB(Ni)]]>，其中，N为求取的光斑中心的像素坐标，具有亚像素的精度；Ni为像素坐标；B(Ni)为像素在Ni处的灰度值，线阵CCD像素序号i为1～n。优选地，所述预设的阈值SAT、SECTH和W由实验确定。优选地，k依据视觉传感器检测范围内的激光光斑在CCD敏感器成像大小的估计范围确定。鉴于上述现有技术的缺失，本专利技术的主要目的在于提供一种光斑成像装置，计算激光三角测量中的CCD线阵光敏器曝光过度情况下成像的激光光斑中心计算方法，此方法对保证激光扫描视觉系统在很大动态范围的环境下获取高精度的测量结果有着非常重要的意义。附图说明在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本专利技术公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本专利技术的理解，并不是具体限定本专利技术各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本专利技术的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本专利技术。图1为激光扫描三角测量中CCD光敏器件的光斑成像测量装置的结构示意图。图2为本申请中CCD光敏器件的光敏器驱动控制电路原理框图。图3为本申请中CCD光敏器件信号采集和处理硬件框图。图4为当激光光斑在CCD光敏器件曝光适当时的信号示意图。图5为当激光光斑在CCD光敏器件曝光过度时的信号示意图。图6为过度曝光时CCD成像光斑的信号位置与饱和信号的宽度模型。图7为过度曝光时光斑的宽度与实际信号位置增量之间的关系。图8为本申请中光斑成像装置的结构示意图。以上附图的附图标记为：1、半导体激光器；2、发射反光镜；3、扫描转镜；4、扫描电机；5、接收转镜；6、接收反光镜；7、成像组件；8、CCD光敏器件。具体实施方式结合附图和本专利技术具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本专利技术的细节。但是，在此描述的本专利技术的具体实施方式，仅用于解释本专利技术的目的，而不能以任何方式理解成是对本专利技术的限制。在本专利技术的教导下，技术人员可以构想基于本专利技术的任意可能的变形，这些都应被视为属于本专利技术的范围。参照图8所示，一种光斑成像装置，它包括：CCD光敏器件，其用于基于光斑得到的光学信号进行感测得到电信号，并用于基于电信号得到至少一组数据帧；计算单元，其用于从帧开始向帧尾方向，求取一帧中灰度最大值的位置P点，以及P点的灰度值MAX；第一比较单元，其用于P点的灰度值MAX与预设的过度曝光阈值SAT进行比较；第二比较单元，其用于在如果MAX大于或等于SAT时，以P点为中心在P左右各取q个像素位置的值与预设的阈值SECTH进行比较；求取单元，其用于在如果大于阈值SECTH的像素个数大于或等于预设值W时，以P为中心分别向左右搜索最右端的大于SECTH的位置和最左端大于SECTH的位置，分别记为D和C，以C为起点向左取k/2像素点，和C点一起做最小二乘直线拟合，求得左边直线的参数，以D为起点向左取k/2像素点，和D点一起做最小二乘直线拟合，求得右边直线的参数；并用于以设定的阈值SECTH代入经过拟合的直线，求取饱和信号的起始点本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光斑成像装置，其特征在于，它包括：CCD光敏器件，其用于基于光斑得到的光学信号进行感测得到电信号，并用于基于电信号得到至少一组数据帧；计算单元，其用于从帧开始向帧尾方向，求取一帧中灰度最大值的位置P点，以及P点的灰度值MAX；第一比较单元，其用于P点的灰度值MAX与预设的过度曝光阈值SAT进行比较；第二比较单元，其用于在如果MAX大于或等于SAT时，以P点为中心在P左右各取q个像素位置的值与预设的阈值SECTH进行比较；求取单元，其用于在如果大于阈值SECTH的像素个数大于或等于预设值W时，以P为中心分别向左右搜索最右端的大于SECTH的位置和最左端大于SECTH的位置，分别记为D和C，以C为起点向左取k/2像素点，和C点一起做最小二乘直线拟合，求得左边直线的参数，以D为起点向左取k/2像素点，和D点一起做最小二乘直线拟合，求得右边直线的参数；并用于以设定的阈值SECTH代入经过拟合的直线，求取饱和信号的起始点m，终点n以及他们之间的距离Le；并用于基于Le求取得到le；并用于基于le得到光斑成像的估计位置。

【技术特征摘要】
1.一种光斑成像装置，其特征在于，它包括：CCD光敏器件，其用于基于光斑得到的光学
信号进行感测得到电信号，并用于基于电信号得到至少一组数据帧；
计算单元，其用于从帧开始向帧尾方向，求取一帧中灰度最大值的位置P点，以及P点的
灰度值MAX；
第一比较单元，其用于P点的灰度值MAX与预设的过度曝光阈值SAT进行比较；
第二比较单元，其用于在如果MAX大于或等于SAT时，以P点为中心在P左右各取q个像素
位置的值与预设的阈值SECTH进行比较；
求取单元，其用于在如果大于阈值SECTH的像素个数大于或等于预设值W时，以P为中心
分别向左右搜索最右端的大于SECTH的位置和最左端大于SECTH的位置，分别记为D和C，以C
为起点向左取k/2像素点，和C点一起做最小二乘直线拟合，求得左边直线的参数，以D为起
点向左取k/2像素点，和D点一起做最小二乘直线拟合，求得右边直线的参数；并用于以设定
的阈值SECTH代入经过拟合的直线，求取饱和信号的起始点m，终点n以及他们之间的距离
Le；并用于基于Le求取得到le；并用于基于le得到光斑成像的估计位置。
2.根据权利要求1所述的光斑成像装置，其特征在于，它还包括：所述第二比较单元用
于在如果MAX小于SAT时，在最大值位置前后各选取k个像素位置作为激光光斑成像的范围，

【专利技术属性】
技术研发人员：张炯，
申请(专利权)人：苏州中启维盛机器人科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32