一种自动调节焦距的方法技术

本发明专利技术涉及一种自动调节焦距的方法，包括以下步骤：(1)激光束高速测量待测试物体到镜片组的距离；(2)转动待测试物体，使激光束打向物体其他部分；(3)系统接收距离信息，该距离为此刻镜片组中心至测试物体表面的直线距离；(4)系统通过设置好的算法进行计算，并返回微调操作信号；(5)系统将微调操作信号传给压电陶瓷微型驱动器，并判断是否进行微调操作；(6)驱动器接收信号，对镜片进行微调，改变镜片组焦距，实现焦距与测量值相同；(7)微调完成，在移动过后的待测试物体表面依然形成聚焦的激光点。本发明专利技术自动化和智能化高、解决焦距设计过程中出现作用范围小的问题、焦距调节范围大、使激光处理表面清洗技术更全面、更有效。

Method for automatically adjusting focal length

The invention relates to a method for automatically adjusting the focal length, which comprises the following steps: (1) high speed laser beam measuring test object to lens distance; (2) to rotate the test object, the laser beam to other parts of the object; (3) receiving distance information, the distance for the moment to center the lens group the surface of the test object distance in a straight line; (4) the system calculated by setting up the good algorithm, and returns the fine-tuning operation signal; (5) the system will be fine-tuning operation signal to the piezoelectric ceramic micro actuator, and determine whether the fine-tuning operation; (6) the driver receives the signal, the fine-tuning of the lens, lens focal length change to achieve the same value, and focal length measurement; (7) fine tuning completed, after moving in to the surface of the test object still form the laser focus. The invention has the advantages of automation and high intelligence, solves the problems of small range of function in the focal length design process, and has large focal length adjustment range, and makes laser treatment surface cleaning technology more comprehensive and effective.

【技术实现步骤摘要】
一种自动调节焦距的方法
本专利技术涉及激光清洗的
，尤其涉及到一种自动调节焦距的方法。
技术介绍
随着现代激光技术的成熟，激光加工已经进入各种行业领域。其中，激光除锈清洗技术在大型海洋工程装备除锈、轮胎模具清洗、文物及公共设施维护等领域皆有着广泛应用，具有无接触、无损伤、绿色环保、可控改变基底表面形态、较高工作效率等显著特点。但是，激光技术在清洗过程的重要技术难题也显现出来：如何才能很好加深激光的作用域？我们容易发现，针对现代激光处理材料表面的清洗过程，为了加深激光作用域，焦距的调节是至关重要的一环。焦距不对，激光的能量就不能很好地在加工表面聚集，不能达到预期效果。现在的焦距调节还仅仅是依靠光学设计的技术，通过添加或减少光学镜片来实现焦距的宽作用范围。因此焦距调节范围很小，可塑性不高，对一些复杂的加工零件进行清洗的时候，无法起很好的作用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种自动化和智能化高、解决焦距设计过程中出现作用范围小的问题、焦距调节范围大、使激光处理表面清洗技术更全面、更有效的自动调节焦距的方法。为实现上述目的，本专利技术所提供的技术方案为：一种自动调节焦距的方法，包括以下步骤：(1)激光束高速测量待测试物体到镜片组的距离；(2)转动待测试物体，使激光束打向物体其他部分；(3)系统接收距离信息，该距离为此刻镜片组中心至测试物体表面的直线距离；(4)系统通过设置好的算法进行高速计算，并返回微调操作信号；(5)系统将微调操作信号传给压电陶瓷微型驱动器，并判断是否进行微调操作；(6)驱动器接收信号，对镜片进行微调，从而改变镜片组焦距，实现焦距与测量值相同；(7)微调完成，在移动过后的待测试物体表面依然形成聚焦的激光点。进一步地，步骤(1)中采用激光相位法测距。进一步地，镜片组由四块不同且顺序固定的凹镜组成，其中，第三和第四镜片组成复合透镜，压电陶瓷微型驱动器安装在镜片的底端，根据测量的距离对各个镜片之间的相对位置进行微调，动态调整整个镜片组的焦距。进一步地，四块凹镜的选择由设备的视场大小、孔径大小以及球差和像差因素决定。进一步地，镜头焦距、视场大小及镜头到被摄取物体的距离的关系如下：f＝wL/Wf＝hL/Hf：镜头焦距，w：图象的宽度，W：被摄物体宽度，L：被摄物体至镜头的距离，h：图象高度，H：被摄物体的高度。进一步地，步骤(4)中的算法通过以下步骤得出：根据制作出的激光清洗用的镜头，预先做实验，进行标定，生成对应位置关系表，根据表的数据，运用数据拟合的方式分别得到四个镜片的公式，再根据公式得到需要调整的镜片的位置。与现有技术相比，本方案利用激光相位法高速测距，接收待测试物体到镜片组的距离，对得到的数据进行计算，并由压电陶瓷微型驱动器控制镜片组微调，最后达到调节焦距的效果。调节焦距的全过程自动化和智能化，大大提高了焦距调节的效率，解决焦距设计过程中出现的作用范围小问题，扩大焦距调节范围，使激光处理表面清洗技术更全面、更有效。附图说明图1为本专利技术的流程示意图；图2为本专利技术中可调镜片组的结构图；图3为可调镜片组在不同位置的光学仿真图。图中：1-镜片组，2-压电陶瓷微型驱动器。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明：参见附图1至3所示，本实施例所述的一种自动调节焦距的方法，包括以下步骤：(1)利用激光相位法高速测量待测试物体到镜片组的距离；(2)转动待测试物体，使激光束打向物体其他部分；(3)系统接收一个距离信息，该距离为此刻镜片组中心至测试物体表面的直线距离；(4)系统通过设置好的算法进行高速计算，并返回一个微调操作信号；(5)系统将微调操作信号传给压电陶瓷微型驱动器，并判断是否进行微调操作；(6)驱动器接收信号，对镜片进行微调，从而改变镜片组焦距，实现焦距与测量值相同；(7)微调完成，在移动过后的待测试物体表面依然形成聚焦的激光点。系统中进行待扫描点与激光器的作用距离测量时，由于测量的对象距离近，要求精度高，测量频率快，而步骤(1)中采用相位法进行激光测距，实现的频率可以达到30kHz，完全能够满足实时测量的要求。出于设备的视场大小、孔径大小以及球差和像差因素考虑，本实施例中的镜片组由四块不同且顺序固定的凹镜组成，其中，第三和第四镜片组成复合透镜，压电陶瓷微型驱动器安装在镜片的底端，根据测量的距离对各个镜片之间的相对位置进行微调，动态调整整个镜片组的焦距，实现大范围的聚焦。镜头焦距、视场大小及镜头到被摄取物体的距离的关系如下：f＝wL/Wf＝hL/Hf：镜头焦距，w：图象的宽度，W：被摄物体宽度，L：被摄物体至镜头的距离，h：图象高度，H：被摄物体的高度。步骤(4)中的算法通过以下步骤得出：根据制作出的激光清洗用的镜头，预先做实验，进行标定，生成对应位置关系表，根据表的数据，运用数据拟合的方式分别得到四个镜片的公式，再根据公式得到需要调整的镜片的位置。比如，先要求焦距为20cm，通过调整，可以得到4个镜片的位置，再将焦距改为20.5cm，再得到4个镜片位置，再改变焦距为21cm、21.5cm、22cm、22.5cm、23cm等分别得到4个镜片位置，将每个镜片的位置与焦距的关系做牛顿插值拟合，得到4个公式。之后驱动器再根据实测的距离，套用公式，调整每个镜片的位置。本实施例利用激光相位法高速测距，接收待测试物体到镜片组的距离，对得到的数据进行计算，并由压电陶瓷微型驱动器控制镜片组微调，最后达到调节焦距的效果。调节焦距的全过程自动化和智能化，大大提高了焦距调节的效率，解决焦距设计过程中出现的作用范围小问题，扩大焦距调节范围，使激光处理表面清洗技术更全面、更有效。以上所述之实施例子只为本专利技术之较佳实施例，并非以此限制本专利技术的实施范围，故凡依本专利技术之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本专利技术的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动调节焦距的方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)激光束高速测量待测试物体到镜片组的距离；(2)转动待测试物体，使激光束打向物体其他部分；(3)系统接收距离信息，该距离为此刻镜片组中心至测试物体表面的直线距离；(4)系统通过设置好的算法进行高速计算，并返回微调操作信号；(5)系统将微调操作信号传给压电陶瓷微型驱动器，并判断是否进行微调操作；(6)驱动器接收信号，对镜片进行微调，从而改变镜片组焦距，实现焦距与测量值相同；(7)微调完成，在移动过后的待测试物体表面依然形成聚焦的激光点。

【技术特征摘要】
1.一种自动调节焦距的方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)激光束高速测量待测试物体到镜片组的距离；(2)转动待测试物体，使激光束打向物体其他部分；(3)系统接收距离信息，该距离为此刻镜片组中心至测试物体表面的直线距离；(4)系统通过设置好的算法进行高速计算，并返回微调操作信号；(5)系统将微调操作信号传给压电陶瓷微型驱动器，并判断是否进行微调操作；(6)驱动器接收信号，对镜片进行微调，从而改变镜片组焦距，实现焦距与测量值相同；(7)微调完成，在移动过后的待测试物体表面依然形成聚焦的激光点。2.根据权利要求1所述的一种自动调节焦距的方法，其特征在于：所述步骤(1)中采用激光相位法测距。3.根据权利要求1所述的一种自动调节焦距的方法，其特征在于：所述镜片组由四块不同且顺序固定的凹镜组成，其中，第三和第四镜片组成复合透镜，压电陶瓷微型...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海艳，陈新，何浩，魏登明，黄运保，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44