一种线激光器性能参数获取方法及不同温度下的性能参数测试系统技术方案

本发明专利技术提供一种线激光器性能参数测试方法，包括以下步骤：提取整幅图像中各个像素点的灰度值；在激光条图像上抽样S个像素点；在单个抽样位置点作直线A，在图像中标记直线A上的各个像素点，并提取这些像素点的灰度值以及其在特征轴方向上的坐标分量，将各个坐标分量与灰度值/灰度均值一一对应存储，并按照坐标分量从大到小或从小到大的次序排序，形成灰度分布序列；在S个抽样位置点分别处理，得到S个灰度分布序列；利用各个灰度分布序列分别拟合高斯曲线，基于高斯曲线计算线激光器的性能参数；本发明专利技术还提供不同温度下的线激光器性能参数测试系统，能够在全温度区间内对激光器性能参数指标的测试；具有成本低、易于搭建、耗时短的特点。的特点。的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种线激光器性能参数获取方法及不同温度下的性能参数测试系统


[0001]本专利技术涉及线激光器测试领域，具体涉及一种线激光器性能参数获取方法及不同温度下的性能参数测试系统。

技术介绍

[0002]激光器是机器视觉领域内线结构光视觉传感器常用的光学元器件，半导体激光器产生的激光经柱面镜变成线结构光，投射到被测区域形成激光条，面阵相机接受散射光，从而获得表面被罩区域的界面形状或者轮廓。绝大多激光器在常温状况下的光学性能参数如峰值灰度、光功率不稳定度、激光条线宽、高斯拟合度等表现良好，但当传感器用于户外或半户外等环境恶劣的情况时，个别激光器会出现峰值灰度下降、高斯拟合度急剧下降、线宽波动大的情形，这将对传感器测量精度会造成极大影响，因此需要对激光器在不同温度下性能进行质检或筛选，避免性能不稳定的激光器投入使用。
[0003]目前主流的激光器性能参数探测方式是依靠光电探测器(探测设备)进行检测，但其存在以下问题：
[0004]1、其通过监测光信号转换为电信号的方式间接去评估激光器的出光功率稳定性，但高低温下半导体激光器的电流和输出功率之间并非绝对的线性关系，因此测量结果存在误差，无法满足高精度性能测试要求；
[0005]2、使用该方法往往需要搭建放大电路来将微弱的电信号放大或转换为电压信号(参见《脉冲激光器高灵敏功率检测系统设计》一文中2.2章节)，通过示波器检测电流变化来间接评估光功率的稳定性；并且还需要根据激光器实际工作距设计相应的工装，设备搭建过程繁琐、效率低；
[0006]3、该方法测试性能单一，仅可以对光功率进行间接评价，对线宽及高斯拟合度等其余指标无法同时测试。
[0007]专利文件CN114034246A公开了一种激光器光平面的标定系统及方法，其利用多部相机采集激光条图像，拟合不同温度下光平面，该方案作为一种标定方法，其目的是获取不同温度时的光平面方程，以便于后续直接调用光平面；并非进行激光器性能参数测试也无法评估激光器的性能好坏。

技术实现思路

[0008]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种线激光器性能参数测试方法，本系统无需依靠探测设备，而是通过分析激光条图像，实现了激光器性能参数解算，解算精度高、速度快；
[0009]不同温度下的线激光器性能参数测试系统，能够在全温度区间内对激光器性能参数指标(峰值灰度、光功率不稳定度、线宽值、高斯拟合度)的测试；具有成本低、易于搭建、耗时短的特点。
[0010]技术方案如下：
[0011]一种线激光器性能参数获取方法，包括以下步骤：
[0012]S1、相机采集激光条图像；提取整幅图像中各个像素点的灰度值；
[0013]S2、在激光条图像上抽样S个像素点分别记为抽样位置点；1≤S≤N，N为激光条在其延伸方向上的像素点总数；
[0014]分别计算激光条与图像坐标系X轴和Y轴之间的夹角，将夹角较大的坐标轴记为特征轴；将与激光条延伸方向相垂直的方向记为方向A；
[0015]在单个抽样位置点处沿方向A作直线A，所述直线A的线宽为1～5个像素，在图像中标记直线A上的各个像素点，并提取这些像素点的灰度值以及其在特征轴方向上的坐标分量，若提取到的坐标分量中，存在多个坐标分量相同的情况，则将相同坐标分量所对应的灰度值取均值，将均值与该坐标分量对应存储，将各个坐标分量与灰度值/灰度均值一一对应存储，并按照坐标分量从大到小或从小到大的次序排序，形成灰度分布序列；
[0016]在S个抽样位置点分别进行相同的处理，得到S个灰度分布序列；
[0017]S3、利用各个灰度分布序列分别拟合高斯曲线，基于高斯曲线计算线激光器的性能参数并存储。
[0018]进一步，线激光器的性能参数包括峰值灰度、线宽值、高斯拟合度中的一种或者多种；
[0019]其中，基于高斯曲线计算线激光器的性能参数，方式如下：
[0020]分别存储各条高斯曲线的峰值点的灰度值；
[0021]峰值灰度：取各个峰值点灰度值的均值作为峰值灰度；
[0022]线宽值：查找各个峰值点灰度值中的最大灰度值，将其所对应的高斯曲线记为特征曲线，令最大灰度值除去2或者除去自然常数e的平方，得到计算结果，在所述特征曲线中查找灰度值等于计算结果值的两处位置点，令两处位置点之间的像素差乘以相机的像元尺寸，将乘积值作为激光条的线宽值；
[0023]高斯拟合度：分别利用各条高斯曲线上的点及其所对应的灰度分布序列，计算可决系数R2，将多个可决系数R2取均值作为高斯拟合度。
[0024]其中高斯拟合度表征了单个灰度分布序列与高斯曲线之间的相近似程度。
[0025]进一步，利用性能参数判断线激光器性能是否达标：将步骤S3获取的性能参数与线激光器标称的标准性能参数进行比对，得到差值，当所有差值均小于预设阈值时，认为线激光器性能达标，否则，认为线激光器性能不达标；
[0026]优选，所述抽样为等距抽样；3≤S≤20；
[0027]优选，图像中激光条与图像坐标系X轴/Y轴之间的夹角小于20
°
，将另一坐标轴方向记为方向A；
[0028]优选，步骤S1中，对图像进行以下预处理：将灰度值小于预设值的灰度值置零，预设值取值为
[0029]本专利技术还公开一种不同温度下的线激光器性能参数测试系统，包括高低温箱、控制器和相机；
[0030]将待测激光器安装在所述高低温箱内部，所述高低温箱用于在预设的温度区间内
调节不同的温度，其前端设有透光孔，所述激光器通过所述透光孔向外投射激光条；
[0031]所述相机安装在高低温箱外部，当高低温箱设定好温度并静置达到预设时间后，相机采集激光条图像并将图像发送到控制器；
[0032]所述控制器包括图像处理模块和信息存储模块；
[0033]所述图像处理模块用于接收图像并进行以下处理：
[0034]提取整幅图像中各个像素点的灰度值；
[0035]在图像中的激光条上，抽样S个像素点分别记为抽样位置点；1≤S≤N，N为激光条在其延伸方向上的像素点总数；
[0036]将与激光条延伸方向相垂直的方向记为方向A；
[0037]分别计算激光条与图像坐标系X轴和Y轴之间的夹角，将夹角较大的坐标轴记为特征轴；
[0038]在单个抽样位置点处、沿方向A作直线A，所述直线A的线宽为1～5个像素，在图像中标记直线A上各个像素点，并提取这些像素点的灰度值以及其在特征轴方向上的坐标分量，若提取到的坐标分量中，存在多个坐标分量相同的情况，则将相同坐标分量所对应的灰度值取均值，将均值与该坐标分量对应存储，将各个坐标分量与灰度值/灰度均值一一对应存储，并按照坐标分量从大到小或从小到大的次序排序，形成灰度分布序列；
[0039]在S个抽样位置点分别进行相同的处理，得到S个灰度分布序列；
[0040]利用各个灰度分布序列分别拟合高斯曲线，并基于高斯曲线计算当前温度值下线激光器的性能参数，存储到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种线激光器性能参数获取方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、相机采集激光条图像；提取整幅图像中各个像素点的灰度值；S2、在激光条图像上抽样S个像素点分别记为抽样位置点；1≤S≤N，N为激光条在其延伸方向上的像素点总数；分别计算激光条与图像坐标系X轴和Y轴之间的夹角，将夹角较大的坐标轴记为特征轴；将与激光条延伸方向相垂直的方向记为方向A；在单个抽样位置点处沿方向A作直线A，所述直线A的线宽为1～5个像素，在图像中标记直线A上的各个像素点，并提取这些像素点的灰度值以及其在特征轴方向上的坐标分量，若提取到的坐标分量中，存在多个坐标分量相同的情况，则将相同坐标分量所对应的灰度值取均值，将均值与该坐标分量对应存储，将各个坐标分量与灰度值/灰度均值一一对应存储，并按照坐标分量从大到小或从小到大的次序排序，形成灰度分布序列；在S个抽样位置点分别进行相同的处理，得到S个灰度分布序列；S3、利用各个灰度分布序列分别拟合高斯曲线，基于高斯曲线计算线激光器的性能参数并存储。2.如权利要求1所述线激光器性能参数获取方法，其特征在于：线激光器的性能参数包括峰值灰度、线宽值、高斯拟合度中的一种或者多种；其中，基于高斯曲线计算线激光器的性能参数，方式如下：分别存储各条高斯曲线的峰值点的灰度值；峰值灰度：取各个峰值点灰度值的均值作为峰值灰度；线宽值：查找各个峰值点灰度值中的最大灰度值，将其所对应的高斯曲线记为特征曲线，令最大灰度值除去2或者除去自然常数e的平方，得到计算结果，在所述特征曲线中查找灰度值等于计算结果值的两处位置点，令两处位置点之间的像素差乘以相机的像元尺寸，将乘积值作为激光条的线宽值；高斯拟合度：分别利用各条高斯曲线上的点及其所对应的灰度分布序列，计算可决系数R2，将多个可决系数R2取均值作为高斯拟合度。3.如权利要求1或2所述线激光器性能参数获取方法，其特征在于：利用性能参数判断线激光器性能是否达标：将步骤S3获取的性能参数与线激光器标称的标准性能参数进行比对，得到差值，当所有差值均小于预设阈值时，认为线激光器性能达标，否则，认为线激光器性能不达标；优选，所述抽样为等距抽样；3≤S≤20；优选，图像中激光条与图像坐标系X轴/Y轴之间的夹角小于20
°
，将另一坐标轴方向记为方向A；优选，步骤S1中，对图像进行以下预处理：将灰度值小于预设值的灰度值置零，预设值取值为4.一种不同温度下的线激光器性能参数测试系统，其特征在于：包括高低温箱、控制器和相机；将待测激光器安装在所述高低温箱内部，所述高低温箱用于在预设的温度区间内调节不同的温度，其前端设有透光孔，所述激光器通过所述透光孔向外投射激光条；
所述相机安装在高低温箱外部，当高低温箱设定好温度并静置达到预设时间后，相机采集激光条图像并将图像发送到控制器；所述控制器包括图像处理模块和信息存储模块；所述图像处理模块用于接收图像并进行以下处理：提取整幅图像中各个像素点的灰度值；在图像中的激光条上，抽样S个像素点分别记为抽样位置点；1≤S≤N，N为激光条在其延伸方向上的像素点总数；将与激光条延伸方向相垂直的方向记为方向A；分别计算激光条与图像坐标系X轴和Y轴之间的夹角，将夹角较大的坐标轴记为特征轴；在单个抽样位置点处、沿方向A作直线A，所述直线A的线宽为1～5个像素，在图像中标记直线A上各个像素点，并提取这些像素点的灰度值以及其在特征轴方向上的坐标分量，若提取到的坐标分量中，存在多个坐标分量相同的情况，则将相同坐标分量所对应的灰度值取均值，将均值与该坐标分量对应存储，将各个坐标分量与灰度值/灰度均值一一对应存储，并按照坐标分量从大到小或从小到大的次序排序，形成灰度分布序列；在S个抽样位置点分别进行相同的处理，得到S个灰度分布序列；利用各个灰度分布序列分别拟合高斯曲线，并基于高斯曲线计算当前温度值下线激光器的性能参数，存储到所述信息存储模块；所述高低温箱按照预设条件设置温度，在不同温度下，线激光器投射激光条，相机采集激光条图像，所述图像处理模块接收激光条图像并对其进行处理以获取线激光器的性能参数；所述信息存储模块将不同温度下的性能参数分别存储。5.如权利要求4所述不同温度下的线激光器性能参数测试系统，其特征在于：线激光器的性能参数包...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱锋，邢渤放，
申请(专利权)人：易思维杭州科技有限公司，
类型：发明
国别省市：