一种激光扫描振镜性能检测方法技术

本发明专利技术公开了一种激光扫描振镜性能检测方法，具体步骤包括：系统上电，形成“一”字光源，照射到振镜上，经反射，穿过聚焦透镜聚焦后，照射到探测器的光敏面上；定义工作零点；根据相邻3次过工作零点所经历的时间，确定扫描频率、平均频率和扫描周期；根据获得线性段经历时间占扫描周期的百分比，确定线性段时间利用率；计算出获得线性段有效摆角的平均值，得到线性段有效摆角；按照探测器的工作特性，相邻采样点的距离与所经历时间的比值，得到瞬时速度和平均速度，计算最大速度偏差。本发明专利技术提供了一种激光扫描振镜性能检测的方法，该方法不仅可以提高成像的稳定性，而且保证摆角的均匀性，同时对动态扫描参数精准测量。同时对动态扫描参数精准测量。同时对动态扫描参数精准测量。

【技术实现步骤摘要】
一种激光扫描振镜性能检测方法


[0001]本专利技术涉及光学精密测量
，更具体的说是涉及一种激光扫描振镜性能检测方法。

技术介绍

[0002]高频高精度振镜是线列扫描成像系统的关键组成部分，振镜摆动的线性特性等参数严重影响了扫描和成像质量，而摆动重复性则影响成像稳定性。
[0003]随着激光扫描技术的发展，激光扫描振镜的应用越来越广泛，比如激光内雕、激光打标、激光雷达等领域，激光扫描振镜发挥了重大作用，对激光扫描振镜的性能要求越来越高。目前，常用的振镜特性参数测量的方法有：圆光栅测角法、激光干涉测角法、内反射高精度差动小摆角测角法和自准直测角法等。圆光栅测角法通过摩尔条纹测量振镜转过的角度，其测量精度高、速度快、抗干扰能力强，但由于该方法需要在振镜上安装圆光栅结构作为辅助，因此无法实现非接触测量；激光干涉测角法利用振镜转角引起的测量光束与参考光束所产生的光程差来测量振镜的转过的角度，其测量精度较高，但是需要在振镜上安装鱼眼镜或角棱镜等辅助装置，因此会对振镜的动态性能产生影响；反射高精度差动小摆角测角法的原理是将两个反射镜摆放在分光镜的透射和反射方向上，利用两个反射镜反射率(随入射角角度而变化)的变化来测量入射角度的大小，通过此方法可实现非接触测量和高速测量，但是由于反射率与入射角的线性关系只在临界角附近成立，限制了其测量量程，在使用中往往需要用其它测角设备进行粗测，测量效率低。自准直测角法利用光学系统物象关系特性测量入射光的角度，可以测量二维角度，且为非接触测量，但是其测角范围很小、频响低，在振镜测试中应用较为困难。
[0004]因此，如何提供一种能够保证扫描和成像质量的激光扫描振镜性能检测方法
[0005]是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术提供了一种激光扫描振镜性能检测方法，不仅提高了成像的稳定性，而且保证摆角的均匀性，同时对动态扫描参数精准测量；进一步保证扫描和成像质量。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]一种激光扫描振镜性能检测方法，具体步骤包括：
[0009]系统上电，激光经过鲍威尔棱镜，形成“一”字光源，照射到振镜上，“一”字光源反射，穿过聚焦透镜聚焦后，照射到探测器的光敏面；
[0010]根据探测器上采集到的数据信息，进行振镜的如下功能分析：
[0011](1)静态零点：振镜上电(或断电)，使其工作在零位，采集所对应的角度数次，取所述角度数次的平均值，即为振镜的静态零点；
[0012](2)动态零点偏差：对于工作在固定频率和角度下的振镜，设所述振镜理论上所构
成的曲线为g(t)，而测试所得的曲线，设其为f(t)；计算过程中，令f(t)的第一个零位与g(t)重合，在第二个零位，f(t)与g(t)之间存在时间差，这就是动态的零位偏差；
[0013](3)频率和周期：根据相邻3次过工作零点所经历的时间，确定扫描频率，根据多次扫描信息，确定平均频率和扫描周期；
[0014](4)线性区：对振镜摆动角度随时间的变化曲线f(t)进行求导，即为角速度，选取一定比例变化的角速度区，定义为线性区；
[0015](5)线性段时间利用率：线性区所经历的时间，为线性区时间
△
t；线性时间与周期的比，乘以100％，即为线性段时间利用率；
[0016](6)有效摆角：根据线性段时间所扫描的角度，得到线性区内有效摆角；
[0017](7)线性度：在线性区内，测量值f(t)速度平均值和理论值g(t)速度平均值之差与线性区时间
△
t之比；
[0018](8)最大速度偏差：衡量速度均匀性标准。
[0019]通过上述技术方案，本专利技术的技术效果：不仅提高了成像的稳定性，而且保证摆角的均匀性，同时对动态扫描参数精准测量；进一步保证扫描和成像质量。
[0020]优选的，在上述的一种激光扫描振镜性能检测方法中，所述探测器的聚焦透镜采用F-θ场镜。
[0021]通过上述技术方案，本专利技术的技术效果：为了保证输入角度和探测器上光斑位置的线性度。
[0022]优选的，在上述的一种激光扫描振镜性能检测方法中，所述振镜的最大摆角
±
α
°
，根据反射定律，在振镜摆动α
°
情况下，入射激光将反射2α
°
，再根据振镜摆动的对称性，在摆角-α
°
情况下，入射激光将反射-2α
°
，所以入射激光经过振镜反射后的摆角为
±
2α
°
，即4α
°
，从而定位工作零点。
[0023]优选的，在上述的一种激光扫描振镜性能检测方法中，所述探测器实现1μm的空间分辨，将光敏面横向空间分成的份数N为：N＝L/1μm；
[0024]每1μm光敏面所对应的角度为：
[0025][0026]优选的，在上述的一种激光扫描振镜性能检测方法中，所述探测器的响应时间上升沿为t，振镜摆动的周期为T，则所述角分辨率为：
[0027][0028]优选的，在上述的一种激光扫描振镜性能检测方法中，所述最大速度偏差，为线性区内，某时刻速度的最大值与该时刻对应的速度理论值之差，比上该时刻速度的理论值，乘以100％：
[0029][0030]通过计算线性区速度最大偏差，可获得振镜运动速度的均匀性。
[0031]优选的，在上述的一种激光扫描振镜性能检测方法中，光斑的位移变化为匀速；从
而对所述线性段时间利用率进行测量。
[0032]一种激光扫描振镜性能检测装置，包括：光学平台、振镜、激光器、振镜调整台、方位旋转台、光学聚焦镜头和数据采集器；其中，所述振镜调整台、所述方位旋转台和所述数据采集器均固定安装于所述光学平台上；所述振镜固定在所述振镜调整台上；所述方位旋转台与所述振镜调整台对应设置；
[0033]所述数据采集器包括：探测器、同步采集电路箱和工控机；所述探测器安装在所述方位旋转台上；所述探测器前面装有所述光学聚焦镜头，所述探测器顶端安装有所述激光器；所述探测器、所述光学聚焦镜头和所述激光器机械连接；所述探测器与所述同步采集电路箱电性连接；所述同步采集电路箱与所述工控机电性连接。
[0034]通过上述技术方案，本专利技术的技术效果：不仅便于操作，而且测量效率高，能够实时检测振镜运动状态，实现非接触测量，准确有效地实现振镜的零位重复性的测量、扫描频率的测量、线性段时间利用率的测量、线性段有效摆角的测量和线性段速度均匀性等的测量。
[0035]优选的，在上述一种激光扫描振镜性能检测装置中，所述振镜通过装卡结构固定于在所述振镜调整台上。
[0036]通过上述技术方案，本专利技术的技术效果：用于固定振镜保证振镜的稳固，以确保各个参数测量的准确性。
[0037]优选的，在上述一种激光扫描振镜性能检测装置中，所述激光器还包括：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光扫描振镜性能检测方法，其特征在于，具体步骤包括：系统上电，激光经过鲍威尔棱镜，形成“一”字光源，照射到振镜上，“一”字光源反射，穿过聚焦透镜聚焦后，照射到探测器的光敏面；根据探测器上采集到的数据信息，进行振镜的如下功能分析：(1)静态零点：振镜上电(或断电)，使其工作在零位，采集所对应的角度数次，取所述角度数次的平均值，即为振镜的静态零点；(2)动态零点偏差：对于工作在固定频率和角度下的振镜，设所述振镜理论上所构成的曲线为g(t)，而测试所得的曲线，设其为f(t)；计算过程中，令f(t)的第一个零位与g(t)重合，在第二个零位，f(t)与g(t)之间存在时间差，这就是动态的零位偏差；(3)频率和周期：根据相邻3次过工作零点所经历的时间，确定扫描频率，根据多次扫描信息，确定平均频率和扫描周期；(4)线性区：对振镜摆动角度随时间的变化曲线f(t)进行求导，即为角速度，选取一定比例变化的角速度区，定义为线性区；(5)线性段时间利用率：线性区所经历的时间，为线性区时间
△
t；线性时间与周期的比，乘以100％，即为线性段时间利用率；(6)有效摆角：根据线性段时间所扫描的角度，得到线性区内有效摆角；(7)线性度：在线性区内，测量值f(t)速度平均值和理论值g(t)速度平均值之差...

【专利技术属性】
技术研发人员：李昌立，
申请(专利权)人：菲兹克光电长春有限公司，
类型：发明
国别省市：