一种矩形宽光斑整形成像系统和质心定位方法技术方案

本发明专利技术涉及激光测距技术领域，尤其涉及一种矩形宽光斑整形成像系统和质心定位方法，包括沿入射光路依次布置的激光二极管光源、鲍威尔棱镜、柱面透镜、孔径光阑，沿反射光路依次布置的滤光片、接收透镜组和图像采集单元，其中：所述柱面透镜包括两个工业级柱面透镜，相互正交依次安装在入射光路中，X方向的柱透镜用于准直X向激光，Y方向柱透镜用于压缩鲍威尔棱镜所产生的直线激光，从而产生矩形准直光斑；所述接收透镜组为三片式透镜，按满足沙氏条件放置，参数根据光路结构优化得来。本发明专利技术的有益效果是提供的矩形宽光斑整形成像系统实现传感器对坑洼表面的测量，并提供一种快速有效的宽光斑中心提取算法，提高了传感器的测量速度和精度。和精度。和精度。

【技术实现步骤摘要】
一种矩形宽光斑整形成像系统和质心定位方法


[0001]本专利技术涉及激光测距
，尤其涉及一种矩形宽光斑整形成像系统和质心定位方法。

技术介绍

[0002]精密位移测量是测量领域的重要组成部分之一，随着科学技术以及工业制造等领域的不断发展，各种高新技术诸如智能驾驶、遥感探测等都对精密位移测量提出了越来越高的要求。以激光三角法为主要原理的激光位移传感器以其低成本、非接触、高精度等显著优点，在不同领域得到了广泛的应用，成为了现代测量的主要设备。
[0003]激光位移传感器是基于三角成像原理的高精度测距传感器，在实际应用中对于表面不规则测量物，过小的输出光斑会改变光线的传播方向，形成多重散射，令激光位移传感器的准确度与稳定性受到很大的限制，可以通过增加光斑的尺寸有效解决。但是，光斑的均匀性会随着光斑尺寸的变大而降低，现有方法鲜有能同时兼顾两者。为了实现传感器对坑洼表面的测量，保证测量精度，急需研究一种大尺寸均匀光斑的实现方法，扩展传感器的实用范围。
[0004]成像器件上光斑质心定位算法也将极大影响传感器的测量速度及精度。计算光斑本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种矩形宽光斑整形成像系统，其特征在于，包括沿入射光路依次布置的激光二极管光源、鲍威尔棱镜、柱面透镜、孔径光阑，沿反射光路依次布置的滤光片、接收透镜组和图像采集单元，其中：所述柱面透镜包括两个工业级柱面透镜，相互正交依次安装在入射光路中，X方向的柱透镜用于准直X向激光，Y方向柱透镜用于压缩鲍威尔棱镜所产生的直线激光，从而产生矩形准直光斑；所述接收透镜组为三片式透镜，按满足沙氏条件放置，参数根据光路结构优化得来，用于清晰地将待测物面上的光点成像到图像采集单元上。2.如权利要求1所述的矩形宽光斑整形成像系统，其特征在于，所述激光二极管光源为工业级激光二极管，其X方向半发散角4.5
°
，Y方向半发散角14
°
，发射光束波长为650nm。3.如权利要求1所述的矩形宽光斑整形成像系统，其特征在于，所述鲍威尔棱镜为光学划线棱镜，将高斯分布的激光光束均匀化为一条稳定性好的直线。4.如权利要求1所述的矩形宽光斑整形成像系统，其特征在于，所述孔径光阑为圆形，用于滤除整形后的外围杂散光。5.如权利要求1所述的矩形宽光斑整形成像系统，其特征在于，所述滤光片为窄带光学滤光片，中心波长为650nm。6.如权利要求1所述的矩形宽光斑整形成像系统，其特征在于，所述图像采集单元为包括但不限于CCD、CMOS高性能成像单元，用于对像点位置的采集，并将数据传输给控制器件进行处理实现精确定位。7.一种如权利要求1～6任一项所述矩形宽光斑整形成像系统的质心定位方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1、读取图像采集单元采集到的宽光斑幅值数据得到宽光斑在接收元件上的分布I(x)，采用局部加权平滑法对所述接收元件上的光斑幅值进行滤波处理，剔除波形数据的粗大误差；步骤2、以所述宽光斑幅值最大处对应的像素位置为起点，依次取起点的左右两侧各点并分别做所述宽光斑幅值分布波形的切线，记录每组切线的交叉点位置，所述交叉点的分布接近一条直线，反映了光斑成像过程的偏态趋势，所述交叉点集群的算数平均结果为实际的宽光斑质心位置。8.如权利要求7所述的矩形宽光斑整形成像系统的质心定位方法，其特征在于：所述步骤1包括如下...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶卫，南卓江，徐宇枫，董晶鑫，王义轩，潘仲晗，冯哲明，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：