二维扫描机构、二维扫描成像系统及其换向控制方法技术方案

本发明专利技术提供了二维扫描机构、二维扫描成像系统及其换向控制方法，其能够提升生成像元的拼接精度，使成像效果更好，驱动反射光镜移动到俯仰第一极限位置和偏摆第一极限位置；驱动反射光镜从俯仰第一极限位置转动到俯仰第二极限位置，成像采集系统采集成像数据；驱动反射光镜从俯仰第二极限位置转动到俯仰第一极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆第一极限位置朝向偏摆第二极限位置转动；俯仰扫描驱动装置驱动反射光镜从俯仰第一极限位置转动到俯仰第二极限位置，成像采集系统采集成像数据；重复偏摆和采集，直到反射光镜到达偏摆第二极限位置转动；驱动反射光镜转动到俯仰第二极限位置，成像采集系统采集成像数据。

【技术实现步骤摘要】
二维扫描机构、二维扫描成像系统及其换向控制方法
本专利技术涉及二维扫描成像系统
，具体为二维扫描机构、二维扫描成像系统及其换向控制方法。
技术介绍
在某些二维扫描成像系统中，需要将反射光镜在不同角度位置的扫描像元进行图像拼接，从而形成一帧完整图像。二维扫描成像系统的成像原理如下图1所示，二维扫描成像系统通常包括物像光线1，光学透镜2，二维扫描机构3，成像采集系统4，物像光线1的物像光线在穿过光学透镜2后，经由二维扫描机构3的反射，由成像采集系统4接收，最终生成图像像元。其中，二维扫描机构做为重要执行机构，其担负着俯仰扫描运动及偏摆扫描运动的功能，二维扫描机构包含反射光镜，并设置有驱动机构能够驱动反射光镜进行俯仰和偏摆。二维扫描机构的工作原理是：在单次的俯仰摆动过程中，光线经过反射后经由光学透镜和成像采集系统生成图像像元，该俯仰运动为二维扫描机构的第一维运动，然后在驱动机构的驱动下，进行左/右偏摆，该偏摆运动为二维扫描机构的第二维运动，至下一角度后再采集俯仰摆动产生的像元，最终将所有偏摆角度位置下产生的图像像元拼接在一起，即形成一帧完整图像。如果在运动控制中不注重成像运动方向的一致性，不同偏摆角度下的成像之间，将存在不同方向的像元偏差。特别是成像采集系统在进行像元数据采集时由于存在信号延迟带，其在图像拼接后，成像示意效果如图3所示，图像拼接处会存在无法准确对齐的情况，影响最终的成像效果。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供了二维扫描机构、二维扫描成像系统及其换向控制方法，其能够提升生成像元的拼接精度，使成像效果更好。其技术方案是这样的：一种二维扫描机构，包括：基座；支撑座，所述支撑座可转动地设置在所述基座上；偏摆扫描驱动装置，所述偏摆扫描驱动装置能够驱动所述支撑座在所述基座所在平面内偏摆；反射光镜，所述反射光镜通过转轴机构可转动地安装在所述支撑座上，所述转轴机构平行于所述基座所在平面设置；俯仰扫描驱动装置，所述俯仰扫描驱动装置能够驱动所述反射光镜绕所述转轴机构俯仰。一种二维扫描成像系统，包括物像光线、光学透镜、成像采集系统，还包括上述的二维扫描机构，所述物像光线产生光束，光束穿过所述光学透镜，经由所述二维扫描机构反射，由所述成像采集系统接收，生成图像像元。一种二维扫描成像系统的换向控制方法，基于上述的二维扫描成像系统，包括以下步骤：步骤1：驱动反射光镜移动到初始位置，初始位置为反射光镜的俯仰第一极限位置和偏摆第一极限位置；步骤2：驱动反射光镜从俯仰第一极限位置转动到与俯仰第一极限位置相反的俯仰第二极限位置，成像采集系统采集成像数据；步骤3：驱动反射光镜从俯仰第二极限位置转动到俯仰第一极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆第一极限位置朝向与偏摆第一极限位置相反的偏摆第二极限位置转动；步骤4：俯仰扫描驱动装置驱动反射光镜从俯仰第一极限位置转动到俯仰第二极限位置，成像采集系统采集成像数据；步骤5：重复步骤3和步骤4，直到反射光镜到达偏摆第二极限位置转动；步骤6：俯仰扫描驱动装置驱动反射光镜从俯仰第一极限位置转动到俯仰第二极限位置，成像采集系统采集成像数据。进一步的，还包括：步骤7：驱动反射光镜从俯仰第二极限位置转动到俯仰第一极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆第二极限位置朝向偏摆第一极限位置转动；步骤8：俯仰扫描驱动装置驱动反射光镜从俯仰第一极限位置转动到俯仰第二极限位置，成像采集系统采集成像数据；步骤9：重复步骤7和步骤8，直到反射光镜到达偏摆第一极限位置；步骤10：重复步骤2至步骤9，当成像数据完成采集时，停止步骤。一种二维扫描成像系统的换向控制方法，基于上述的二维扫描成像系统，包括以下步骤：步骤1：驱动反射光镜移动到初始位置，初始位置为反射光镜的俯仰第一极限位置和偏摆第一极限位置；步骤2：驱动反射光镜从俯仰第一极限位置转动到与俯仰第一极限位置相反的俯仰第二极限位置，成像采集系统采集成像数据；步骤3：驱动反射光镜从俯仰第二极限位置转动到俯仰第一极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆第一极限位置转动到反射光镜的偏摆平衡中位；步骤4：俯仰扫描驱动装置驱动反射光镜从俯仰第一极限位置转动到俯仰第二极限位置，成像采集系统采集成像数据；步骤5：驱动反射光镜从俯仰第二极限位置转动到俯仰第一极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆平衡中位转动到反射光镜的偏摆第二极限位置；步骤6：驱动反射光镜从俯仰第一极限位置转动到俯仰第二极限位置，成像采集系统采集成像数据；步骤7：驱动反射光镜从俯仰第二极限位置转动到俯仰第一极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆第二极限位置转动到偏摆平衡中位；步骤8：驱动反射光镜从俯仰第一极限位置转动到俯仰第二极限位置，成像采集系统采集成像数据；步骤9：驱动反射光镜从俯仰第二极限位置转动到俯仰第一极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆平衡中位转动到偏摆第一极限位置；步骤10：重复步骤2至步骤9，当成像数据完成采集时，停止步骤。一种二维扫描成像系统的换向控制方法，基于上述的二维扫描成像系统，包括以下步骤：步骤1：驱动反射光镜移动到初始位置，初始位置为反射光镜的俯仰上极限位置和偏摆左极限位置；步骤2：驱动反射光镜从俯仰上极限位置转动到反射光镜的俯仰下极限位置，成像采集系统采集成像数据；步骤3：驱动反射光镜从俯仰下极限位置转动到俯仰上极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆左极限位置转动到反射光镜的偏摆平衡中位；步骤4：俯仰扫描驱动装置驱动反射光镜从俯仰上极限位置转动到俯仰下极限位置，成像采集系统采集成像数据；步骤5：驱动反射光镜从俯仰下极限位置转动到俯仰上极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆平衡中位转动到反射光镜的偏摆右极限位置；步骤6：驱动反射光镜从俯仰上极限位置转动到俯仰下极限位置，成像采集系统采集成像数据；步骤7：驱动反射光镜从俯仰下极限位置转动到俯仰上极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆右极限位置转动到偏摆平衡中位；步骤8：驱动反射光镜从俯仰上极限位置转动到俯仰下极限位置，成像采集系统采集成像数据；步骤9：驱动反射光镜从俯仰下极限位置转动到俯仰上极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆平衡中位转动到偏摆左极限位置；步骤10：重复步骤2至步骤9，当成像数据完成采集时，停止步骤。一种二维扫描成像系统的换向控制方法，基于上述的二维扫描成像系统，包括以下步骤：步骤1：驱动反射光镜移动到初始位置，初始位置为反射光镜的俯仰下极限位置和偏摆左极限位置；步骤2：驱动反射光镜从俯仰下极限位置转动到反射光镜的俯仰上极限位置，成像采集系统采集成像数据；步骤3：驱动反射光镜从俯仰上极限位置转动到俯仰下极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆左极限位置转动到反射光镜的偏摆平衡中位；步骤4：驱动反射光镜从俯仰下极限位置转动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二维扫描机构，其特征在于，包括：/n基座；/n支撑座，所述支撑座可转动地设置在所述基座上；/n偏摆扫描驱动装置，所述偏摆扫描驱动装置能够驱动所述支撑座在所述基座所在平面内偏摆；/n反射光镜，所述反射光镜通过转轴机构可转动地安装在所述支撑座上，所述转轴机构平行于所述基座所在平面设置；/n俯仰扫描驱动装置，所述俯仰扫描驱动装置能够驱动所述反射光镜绕所述转轴机构俯仰。/n

【技术特征摘要】
1.一种二维扫描机构，其特征在于，包括：
基座；
支撑座，所述支撑座可转动地设置在所述基座上；
偏摆扫描驱动装置，所述偏摆扫描驱动装置能够驱动所述支撑座在所述基座所在平面内偏摆；
反射光镜，所述反射光镜通过转轴机构可转动地安装在所述支撑座上，所述转轴机构平行于所述基座所在平面设置；
俯仰扫描驱动装置，所述俯仰扫描驱动装置能够驱动所述反射光镜绕所述转轴机构俯仰。


2.一种二维扫描成像系统，包括物像光线、光学透镜、成像采集系统，其特征在于：还包括权利要求1所述的二维扫描机构，所述物像光线产生光束，光束穿过所述光学透镜，经由所述二维扫描机构反射，由所述成像采集系统接收，生成图像像元。


3.一种二维扫描成像系统的换向控制方法，基于权利要求2所述的二维扫描成像系统，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：驱动反射光镜移动到初始位置，初始位置为反射光镜的俯仰第一极限位置和偏摆第一极限位置；
步骤2：驱动反射光镜从俯仰第一极限位置转动到与俯仰第一极限位置相反的俯仰第二极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤3：驱动反射光镜从俯仰第二极限位置转动到俯仰第一极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆第一极限位置朝向与偏摆第一极限位置相反的偏摆第二极限位置转动；
步骤4：俯仰扫描驱动装置驱动反射光镜从俯仰第一极限位置转动到俯仰第二极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤5：重复步骤3和步骤4，直到反射光镜到达偏摆第二极限位置转动；
步骤6：俯仰扫描驱动装置驱动反射光镜从俯仰第一极限位置转动到俯仰第二极限位置，成像采集系统采集成像数据。


4.根据权利要求3所述的一种二维扫描成像系统的换向控制方法，其特征在于，在步骤6之后，还包括：
步骤7：驱动反射光镜从俯仰第二极限位置转动到俯仰第一极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆第二极限位置朝向偏摆第一极限位置转动；
步骤8：俯仰扫描驱动装置驱动反射光镜从俯仰第一极限位置转动到俯仰第二极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤9：重复步骤7和步骤8，直到反射光镜到达偏摆第一极限位置；
步骤10：重复步骤2至步骤9，当成像数据完成采集时，停止步骤。


5.一种二维扫描成像系统的换向控制方法，基于权利要求2所述的二维扫描成像系统，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：驱动反射光镜移动到初始位置，初始位置为反射光镜的俯仰第一极限位置和偏摆第一极限位置；
步骤2：驱动反射光镜从俯仰第一极限位置转动到与俯仰第一极限位置相反的俯仰第二极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤3：驱动反射光镜从俯仰第二极限位置转动到俯仰第一极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆第一极限位置转动到反射光镜的偏摆平衡中位；
步骤4：俯仰扫描驱动装置驱动反射光镜从俯仰第一极限位置转动到俯仰第二极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤5：驱动反射光镜从俯仰第二极限位置转动到俯仰第一极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆平衡中位转动到反射光镜的偏摆第二极限位置；
步骤6：驱动反射光镜从俯仰第一极限位置转动到俯仰第二极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤7：驱动反射光镜从俯仰第二极限位置转动到俯仰第一极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆第二极限位置转动到偏摆平衡中位；
步骤8：驱动反射光镜从俯仰第一极限位置转动到俯仰第二极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤9：驱动反射光镜从俯仰第二极限位置转动到俯仰第一极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆平衡中位转动到偏摆第一极限位置；
步骤10：重复步骤2至步骤9，当成像数据完成采集时，停止步骤。


6.根据权利要求5所述的一种二维扫描成像系统的换向控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：驱动反射光镜移动到初始位置，初始位置为反射光镜的俯仰上极限位置和偏摆左极限位置；
步骤2：驱动反射光镜从俯仰上极限位置转动到反射光镜的俯仰下极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤3：驱动反射光镜从俯仰下极限位置转动到俯仰上极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆左极限位置转动到反射光镜的偏摆平衡中位；
步骤4：俯仰扫描驱动装置驱动反射光镜从俯仰上极限位置转动到俯仰下极限位置，成像采集系统采集成像数据；
步骤5：驱动反射光镜从俯仰下极限位置转动到俯仰上极限位置，同步驱动反射光镜从偏摆平衡中位转动到反射光镜的偏摆右极限位置；
步骤6：驱动反射光镜从俯仰上极限位置转...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁冰，王海彦，曹沛，康少晨，李畅，范伟亮，孙义兴，侯树海，
申请(专利权)人：上海亨临光电科技有限公司，江苏亨通太赫兹技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31