一种点状激光模组调焦检测方法及检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种点状激光模组调焦检测装置及其检测方法，通过激光光斑成像系统采集光斑尺寸动态变化参数，记录点状激光模组发射的激光在焦点位置的光斑特征参数，再通过精密位移台设定目标焦距，并进一步得到调焦过程中的光斑特性实时数据与焦点光斑特性的定量化对比与拟合分析结果，能提高点状激光模组通过调节透镜位置得到目标焦距的准确性与一致性、有效防止环境中杂散光变化对调焦精度带来的影响。

A spotlight laser module focusing detection method and detection device

The invention discloses a spot laser module focusing detection device and its detection method. Through the laser spot imaging system, the dynamic change parameters of the spot size are collected, the spot characteristic parameters of the laser emitted by the spot laser module at the focal point position are recorded, and the target focal length is set by the precise displacement table, and the focus is further obtained. Quantitative comparison and fitting analysis of spot characteristics between real-time data and focal spot characteristics can improve the accuracy and consistency of target focal length by adjusting the lens position, and effectively prevent the influence of stray light changes on focusing accuracy in the environment.

【技术实现步骤摘要】
一种点状激光模组调焦检测方法及检测装置
本专利技术属于激光粒子计数传感器应用领域，特别涉及一种点状激光模组调焦检测装置及其检测方法。
技术介绍
近年来，为改善空气质量，我国不断加大环境整治力度，环境空气中可吸入颗粒物的监测网络建设工作在全国迅速开展，采用光散射法检测空气中颗粒物的小型化传感器由于体积小、重量轻等优势被广泛采用。激光粒子计数器是上述小型化传感器中的核心部件，其主要工作原理是：小型激光器发出的激光束通过前端透镜组聚焦；空气采样系统采集的大气样本以恒定的流量通过激光束聚焦区域；焦点处的激光照射到颗粒物上发生较强的光散射；置于光路外的光电探测器通过探测散射光的脉冲数量和强度，通过计算后可以得到单位时间内通过激光束焦点处的颗粒物数量与大小，从而计算得到当前大气环境中的颗粒物浓度值。在光散射法检测空气中颗粒物的小型化传感器中，激光束焦点位置的准确性对其测量一致性会产生较大影响，因此，对点状激光模组的精确调焦是激光粒子计数器的生产过程中关键的一个步骤。常见的基于人工判断的调焦过程一般如下：将点状激光模组固定，再将一漫反射板(红外激光会使用红外显像卡)固定在垂直于激光光束的制定位置，然后调节点状激光模组的透镜位置，并观察漫反射板上激光光斑的大小变化，直到调节到光斑最小为止。在调焦过程中，调焦准确性和焦距标定一致性是保证激光粒子计数器出厂质量的重要条件。点状激光模组的透镜的光学参数和加工误差是导致调焦准确性问题的关键因素之一。在不同激光模组中，可能采用胶合透镜组、单曲面透镜、双曲面透镜等不同设计方案，这几类透镜的焦距公式各不相同，且由于点状激光光源在生产时已经嵌入模组，像方截距无法准确测量，通过焦点以外的光斑形态和三角几何原理无法准确计算实际焦距；另外由于批量生产的加工误差，每个点状激光模组中的透镜焦距也存在差异，进一步加剧了调焦准确性问题。肉眼判断光斑大小容易受到环境光照、视觉差异等因素影响，导致调焦的一致性无法得到保障。综上所述，常见的基于人工判断的调焦过程主要存在两个问题：调焦准确性和焦距标定一致性问题，制约了激光粒子计数传感器的大规模生产和应用。
技术实现思路
本专利技术目的是针对现有激光粒子计数传感器生产过程中，采用基于人工判断的点状激光模组调焦过程很难保障调焦准确性和焦距调节一致性的问题，提供一种点状激光模组调焦检测装置及其检测方法。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种点状激光模组调焦检测装置，包括：定位底座、校零精密位移台、调焦精密位移台、激光模组定位夹具、激光光斑成像传感器固定平台、激光光斑传感器、分析记录系统；其中所述校零精密位移台和调焦精密位移台分别固定在定位底座上；所述校零精密位移台用于带动固定在其上的激光模组定位夹具，所述激光模组定位夹具用于固定点状激光模组；所述调焦精密位移台用于带动固定在其上的激光光斑成像传感器固定平台；所述激光光斑传感器连接分析记录系统，将采集到的激光光斑图像数据传输给分析记录系统；所述分析记录系统用于对数据进行实时光斑特征参数的分析与记录。进一步的，校零精密位移台和调焦精密位移台都分别包括上、下滑块和设置在中间连接两者的滑轨，所述下滑块将位移台与定位底座固定，上滑块分别固定激光模组定位夹具或激光光斑成像传感器固定平台。进一步的，滑轨为两条相互垂直的X轴方向滑轨和Y轴方向滑轨，并在上滑块X轴方向一侧和Y轴方向一侧分别设置有连接滑轨的千分螺杆，用以控制上滑块在X轴方向和Y轴方向的移动。进一步的，激光模组定位夹具中部向激光光斑传感器一侧突出的定位端，定位端设置有激光出射孔，定位夹具中部内设置有与激光出射孔相通的模组定位槽，其轴线与校零精密位移台平面平行，激光模组定位夹具顶部设置有两个与定位槽相通的模组固定螺孔，用以固定激光模组；激光模组定位夹具的底部设置有夹具固定孔，用以与校零精密位移台固定。进一步的，激光光斑传感器的光敏感面垂直于位移台。进一步的，分析记录系统包括储存模块、分析模块、记录模块和声光信号模块；其中所述储存模块实时储存采集到的包含所有信息的光斑图像；所述分析模块用以对采集光斑图像的特征参数进行分析；所述记录模块用于记录分析模块的分析结果；所述声光信号模块用以发出声光信号进行提示。进一步的，分析模块根据光斑图像，利用边缘检测法判断光斑边界，计算光斑所占像素总数、光斑质心位置、每个光斑像素点的亮度值；并判断光斑的焦点，将实时光斑特征参数与焦点光斑特征参数进行对比与拟合，拟合结果得出点状激光模组的调焦准确性与误差值。一种点状激光模组的调焦检测方法，包括以下步骤：使用定位夹具固定待调节的点状激光模组，并将点状激光模组调焦检测装置归零与坐标标定；从激光光斑成像传感器采集激光光斑图像数据，对采集到的图像数据进行实时光斑特征参数分析与记录；调节调焦精密位移台，动态采集多组光斑特征参数，确定焦点光斑特征参数并完成记录；调节调焦精密位移台，设置目标焦距；调节点状激光模组内的透镜位置，点状激光模组调焦检测装置检测并判断调焦准确性与误差值；根据装置反馈结果不断调节点状激光模组内的透镜位置，直至误差值符合标准。进一步的，所述采集激光光斑图像数据进行实时光斑特征参数分析与记录,具体包括以下步骤：在图像中进行目标搜索，利用边缘检测法判断光斑边界，并对调焦检测所需要的关键区域进行标记；在关键区域内计算光斑所占像素总数、光斑质心位置、每个光斑像素点的亮度值，并完成记录。进一步的，所述动态采集多组光斑特征参数并完成记录，具体包括以下步骤：调节调焦精密位移台，将激光光斑成像传感器采光面移动至靠近光源端方向上非焦点位置；继续调节调焦精密位移台，将激光光斑成像传感器向远离光源端方向移动，点状激光模组调焦检测装置动态记录移动过程中的各组光斑特征参数；装置根据焦点光斑特征参数的特征判断并记录唯一焦点光斑。本专利技术有益效果如下：1、本专利技术的调焦精密位移台调节精度为0.2μm，且采用标准量块和调节精度为0.2μm的调节校零精密位移台保证了目标焦距标定的准确性。2、通过动态搜索，使用激光光斑成像传感器与计算机算法确定并记录点状激光模组发射的激光在焦点位置的焦点光斑特征参数，避免了环境光照、视觉差异等因素对焦点光斑的影响，保证了焦点光斑特征识别的准确性。3、采用实时光斑特征参数与焦点光斑特征参数进行对比与拟合的方法检测点状激光模组调焦误差，员工通过微调点状激光模组内的透镜位置，能够将实际焦距与目标焦距之间的误差控制在行业标准规定的允许范围内，保证了焦距调节的一致性。通过对本专利技术提供的点状激光模组检测方法及检测装置的使用，可以提高调焦岗位模组检测的生产效率，有效降低员工的劳动强度，提升在大规模生产和应用中激光粒子计数传感器的测量准确性和一致性。附图说明图1是本专利技术实施例提供的点状激光模组调焦检测装置的结构示意图。图2是本专利技术实施例提供的点状激光模组调焦检测方法的实现流程图。图3是本专利技术实施例的非焦点位置点状激光在激光光斑传感器上的图像示意图，其中(1)是靠近光源端方向上；(2)是远离光源端方向上。图4是本专利技术实施例提供的焦点位置点状激光在激光光斑传感器上的激光光斑特征图像示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种点状激光模组调焦检测装置，其特征在于包括：定位底座、校零精密位移台、调焦精密位移台、激光模组定位夹具、激光光斑成像传感器固定平台、激光光斑传感器、分析记录系统；其中所述校零精密位移台和调焦精密位移台分别固定在定位底座上；所述校零精密位移台用于带动固定在其上的激光模组定位夹具，所述激光模组定位夹具用于固定点状激光模组；所述调焦精密位移台用于带动固定在其上的激光光斑成像传感器固定平台，激光光斑传感器固定在固定平台上；所述激光光斑传感器连接分析记录系统，将采集到的激光光斑图像数据传输给分析记录系统；所述分析记录系统用于对数据进行实时光斑特征参数的分析与记录。

【技术特征摘要】
1.一种点状激光模组调焦检测装置，其特征在于包括：定位底座、校零精密位移台、调焦精密位移台、激光模组定位夹具、激光光斑成像传感器固定平台、激光光斑传感器、分析记录系统；其中所述校零精密位移台和调焦精密位移台分别固定在定位底座上；所述校零精密位移台用于带动固定在其上的激光模组定位夹具，所述激光模组定位夹具用于固定点状激光模组；所述调焦精密位移台用于带动固定在其上的激光光斑成像传感器固定平台，激光光斑传感器固定在固定平台上；所述激光光斑传感器连接分析记录系统，将采集到的激光光斑图像数据传输给分析记录系统；所述分析记录系统用于对数据进行实时光斑特征参数的分析与记录。2.根据权利要求1所述的点状激光模组调焦检测装置，其特征在于：所述校零精密位移台和调焦精密位移台都分别包括上、下滑块和设置在中间连接两者的滑轨，所述下滑块将位移台与定位底座固定，上滑块分别固定激光模组定位夹具或激光光斑成像传感器固定平台。3.根据权利要求2所述的点状激光模组调焦检测装置，其特征在于：所述滑轨为两条相互垂直的X轴方向滑轨和Y轴方向滑轨，并在上滑块X轴方向一侧和Y轴方向一侧分别设置有连接滑轨的千分螺杆，用以控制上滑块在X轴方向和Y轴方向的移动。4.根据权利要求1所述的点状激光模组调焦检测装置，其特征在于：所述激光模组定位夹具中部向激光光斑传感器一侧突出的定位端，定位端设置有激光出射孔，定位夹具中部内设置有与激光出射孔相通的模组定位槽，其轴线与校零精密位移台平面平行，激光模组定位夹具顶部设置有两个与定位槽相通的模组固定螺孔，用以固定激光模组；激光模组定位夹具的底部设置有夹具固定孔，用以与校零精密位移台固定。5.跟据权利要求1所述的点状激光模组调焦检测装置，其特征在于：所述激光光斑传感器的光敏感面垂直于位移台。6.根据权利要求1所述的点状激光模组调焦检测装置，其特征在于：所述分析记录系统包括储存模块、分析模块、记录模块和声光信号模块；其中所述储存模块实时储存采集到的包含所有信息的光斑图像；所述分析模块用以对实时采集光斑图...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐鹏，范人杰，李彬，
申请(专利权)人：南京安控易创计算机科技有限公司，江苏啸峰环保科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32