一种消除激光照明狭缝目标光斑散射的装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于激光应用技术领域，公开了一种消除激光照明狭缝目标光斑散射的装置，结构为：光源输入固定底座上开设有光源输入通光孔，前端连接激光光源，后端侧布置匀光片，匀光片连接直流电机的电机转子，由直流电机带动匀光片旋转，匀光片的有效半径完全覆盖光源输入通光孔；匀光片后侧布置自准直仪十字靶标，经匀光片匀化后的输出光对准自准直仪十字靶标后照射在测试靶标上；转速调节旋钮用于调节控制直流电机的转速，当直流电机调整到适配的转速时，光束的相干性被消除，照射到测试靶标上会消除散射光斑，产生一个能量分布均匀的光斑。本发明专利技术可以明显改善光斑匀化效果，消除散斑和不规则斑纹；结构简单，操作方便。操作方便。操作方便。

【技术实现步骤摘要】
一种消除激光照明狭缝目标光斑散射的装置


[0001]本专利技术属于激光应用
，涉及一种以激光为光源进行狭缝目标照明时的光斑匀化技术，具体为一种消除激光照明狭缝目标光斑散射的装置。

技术介绍

[0002]光电自准直仪是一种非接触式测量微小角度变化量的测量设备，具有非常高的测量精度和分辨率。光电自准直仪的光源模块为整个自准直仪测量系统提供照明，照亮十字靶标，十字靶标为整个测量系统提供测量基准。
[0003]目前高性能光电自准直仪大多数是白光自准直仪，白光自准直仪应用广泛，可以获得很高的测量精度，但白光自准直仪存在工作距离短，随着工作距离增加，测量范围迅速减小，且白光光源的光强动态适应性差，应用范围受限。
[0004]激光由于其具备亮度高、方向性好，使用激光作为测试仪器光源时，可以显著提高测试仪器的作用距离。但由于激光器发出的激光束的空间强度分布不均匀，这种不均匀的光场照明目标以后，图像上增添了许多不规则斑纹，使得图像噪声增加，图像分辨率下降，在进行基于图像处理的精密测量时也会因图像处理阈值选择困难导致测量精度下降。此外由于激光光束的相干性强，当激光光源照射在十字靶标等狭缝目标上时，因干涉与衍射效应，成像在图像传感器靶面的光斑为散射光斑，极大的影响了测量精度。
[0005]中国专利CN 103364956A公开了一种光纤输出激光匀化消散斑的方法及装置，通过给光纤施加应力改善光纤输出激光光束的空间分布，同时由震动马达带给光纤的轻微震动匀化照射面上的散斑。其原理通过给光纤加压力，由于光纤形变以及应力双折射都会改变光纤内的反射环境，使光纤内的模式发生变化，在加压到一定程度满足一定条件的情况下达到模式相对均匀的分配，从而使光场中的圆环等情况消失。震动马达带动光纤的震动使光纤内部的反射形式、路径等发生剧烈的变化，从而带动光纤内各模式之间发生高频跳动，散斑也会跟着在照射面上高频的变化，由于视觉暂留效应，以及CCD的响应时间有限，使人眼和CCD都看不到由于激光相干造成的激光散斑，而是均匀的光场，从而达到光斑的匀化。然而这种方法通过在光纤施加应力和震动，不但系统复杂，并且引入的应力会由光纤传导至光源接收一端。
[0006]对于自准直仪，尤其是测试精度较高的自准直仪，在工作时，对使用环境的温度变化及空气扰动有着极高的要求，匀化光纤的运动必然会引入应力，极大的影响了测量的精度。

技术实现思路

[0007](一)专利技术目的
[0008]本专利技术的目的是：提供一种消除激光照明狭缝目标光斑散射的装置，以解决现有以激光为光源照射狭缝目标时，成像光斑有散射条纹和不规则斑纹，从而导致的光电自准直仪测量精度低的问题。
[0009](二)技术方案
[0010]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种消除激光照明狭缝目标光斑散射的装置，其包括：光源输入固定底座1、匀光片2、直流电机3和转速调节旋钮5；光源输入固定底座1上开设有光源输入通光孔，前端连接激光光源，后端侧布置匀光片2，匀光片2连接直流电机3的电机转子3a，由直流电机3带动匀光片2旋转，匀光片2的有效半径完全覆盖光源输入通光孔；匀光片2后侧布置自准直仪十字靶标9，经匀光片2匀化后的输出光对准自准直仪十字靶标9后照射在测试靶标上；转速调节旋钮5用于调节控制直流电机3的转速，当直流电机3调整到适配的转速时，光束的相干性被消除，照射到测试靶标上会消除散射光斑，产生一个能量分布均匀的光斑。
[0011]本专利技术还提供一种消除激光照明狭缝目标相干效应的方法，该方法基于上述的消除激光照明狭缝目标光斑散射的装置进行，包括以下步骤：
[0012](1)将匀光片粘接在直流电机的电机转子上；
[0013](2)将粘接在电机转子上的匀光片对准光源输入底座并固定，使得激光器输出的光源完全对准并进入匀光片；
[0014](3)将直流电机的转速控制端连接至旋转调速按钮；
[0015](4)打开激光光源，并将光源输入孔对准自准直仪十字靶标，在自准直仪的监视画面上呈现带不规则条纹和斑纹、且不清晰的十字图像；
[0016](5)给直流电机供电，电机转子带动匀光片旋转；
[0017](6)旋转转速调节按钮，边旋转边对照自准直仪监视器的图像观看，当看到所呈的十字图像清晰且周围斑纹消失时，停止旋转旋钮，此时开始后续测试。
[0018](三)有益效果
[0019]上述技术方案所提供的消除激光照明狭缝目标光斑散射的装置及基于该装置的消除激光照明狭缝目标相干效应的方法，具有以下有益效果：
[0020](1)可以明显改善光斑匀化效果，消除散斑和不规则斑纹；
[0021](2)通过电机带动匀光片转动来改善照射光匀化效果，不额外引入应力和震动，造成因不必要的干扰和气流扰动带来的测量精度误差；
[0022](3)结构简单，操作方便。
附图说明
[0023]图1为光源输入、匀光片、直流电机及系统光路的位置示意图。
[0024]图中：1、光源输入固定底座；2、匀光片；3、直流电机(包括3a、电机转子和3b、电机驱动电路)；4、电机转子安装底座；5、转速调节旋钮；6、电机驱动电路安装底座；7、电机供电接口；8、面板；9、自准直仪十字靶标。
具体实施方式
[0025]为使本专利技术的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。
[0026]参照图1所示，本实施例消除激光照明狭缝目标光斑散射的装置包括光源输入固定底座1、匀光片2、直流电机3和转速调节旋钮5；光源输入固定底座1上开设有光源输入通
光孔，前端连接激光光源，后端侧布置匀光片2，匀光片2连接直流电机3的电机转子3a，由直流电机3带动匀光片2旋转，匀光片2的有效半径完全覆盖光源输入通光孔；匀光片2后侧布置自准直仪十字靶标9，经匀光片2匀化后的输出光对准自准直仪十字靶标9后照射在测试靶标上；转速调节旋钮5用于调节控制直流电机3的转速，当直流电机3调整到适配的转速时，光束的相干性被消除，照射到测试靶标上会消除散射光斑，产生一个能量分布均匀的光斑。
[0027]其中，匀光片2为表面不规则地紧密布满了结构不一微透镜的光学薄片，材料可选用石英玻璃、钠钙玻璃、硼硅玻璃、塑料等。匀光片2通过粘结剂与所述直流电机3的电机转子3a相连，直流电机3通电工作后，匀光片2跟随直流电机3的电机转子3a旋转。本实施例中，匀光片2选用石英匀光片，形状为圆形，匀光片2直径大于电机转子3a的直径加光源输入通光孔孔径之和，即保证匀光片2的有效半径可以完全覆盖光源输入通光孔。
[0028]直流电机3为直流无刷电机，包括电机驱动电路3b和电机转子3a，分别安装在电机转子安装底座4和电机驱动电路安装底座6上。直流电机3的工作电源是独立的电源，或者是与激光器共用激光器的电源，通过电机供电接口7为电机供电。电机驱动电路3b通过控制PWM波的占空比来控制电机转子3a的转速。
[0029]转速调节旋钮5，经电机转本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种消除激光照明狭缝目标光斑散射的装置，其特征在于，包括：光源输入固定底座(1)、匀光片(2)、直流电机(3)和转速调节旋钮(5)；光源输入固定底座(1)上开设有光源输入通光孔，前端连接激光光源，后端侧布置匀光片(2)，匀光片(2)连接直流电机(3)的电机转子(3a)，由直流电机(3)带动匀光片(2)旋转，匀光片(2)的有效半径完全覆盖光源输入通光孔；匀光片(2)后侧布置自准直仪十字靶标(9)，经匀光片(2)匀化后的输出光对准自准直仪十字靶标(9)后照射在测试靶标上；转速调节旋钮(5)用于调节控制直流电机(3)的转速，当直流电机(3)调整到适配的转速时，光束的相干性被消除，照射到测试靶标上会消除散射光斑，产生一个能量分布均匀的光斑。2.如权利要求1所述的消除激光照明狭缝目标光斑散射的装置，其特征在于，所述匀光片(2)为表面不规则地紧密布满结构不一微透镜的光学薄片，匀光片(2)通过粘结剂与所述直流电机(3)的电机转子(3a)相连，匀光片(2)材料选用石英玻璃、钠钙玻璃、硼硅玻璃、塑料中的一种。3.如权利要求2所述的消除激光照明狭缝目标光斑散射的装置，其特征在于，所述匀光片(2)形状为圆形，匀光片(2)直径大于电机转子(3a)的直径加光源输入通光孔孔径之和。4.如权利要求3所述的消除激光照明狭缝目标光斑散射的装置，其特征在于，所述直流电机(3)为直流无刷电机，包括电机驱动电路(3b)和电机转子(3a)，电机驱动电路(3b)安装在电机驱动电路安装底座(6)上，电机转子(3a)安装在电机转子安装底座(4)上，电机驱动电路(3b)通过控制PWM波的占空比来控制电机转子(3a)的转速。5.如权利要求4所述的消除激光照明狭缝目标光斑散射的装置，其特征在于，所述直流电机(3)的工作电源是独立的电源，或者是与激光器共用激光器的电源，通过电机供电接口(7)为直流电机(3)供电。6.如权利要求3所述的消除激光照明狭缝目标光斑散射的装置，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛媛元，吴磊，康臻，赵龙，王常世，杨科，白春利，宫经珠，董再天，于东钰，李辉，牛静，
申请(专利权)人：西安应用光学研究所，
类型：发明
国别省市：