一种低散斑线激光发射器装置的制作方法

本实用新型涉及机器视觉非接触检测领域，尤其涉及一种低散斑线激光发射器装置。

背景技术：

随着制造业和加工业的快速发展，以及现代检测技术的持续进步，在工业测量等领域中，复杂形貌结构零件的表面三维测量技术逐渐成为研究的重点。而具有高精度、易扩展以及鲁棒性强等优点的激光线结构光三维测量方式，已经成为机器视觉非接触检测领域中应用最广泛、最具发展前景的前沿技术。

目前流行采用的单目或者双目激光线结构光三维检测系统，均需要激光线结构光与探测相机具有良好匹配度，才能获得精准的物体扫描图像。在探测器采用面阵相机时，要求激光线结构光在工作面内形成的激光线粗细一致，便于与面阵相机的像素单元一一对应，但实际中，由于激光的固有相干性质，形成的激光线条整体会出现不规则散斑，使得对应匹配像素阵列上的功率随机分布，最终导致获得的图像局部明暗失真，扫描精度下降。

技术实现要素：

为解决现有技术存在的局限和缺陷，本实用新型提供一种低散斑线激光发射器装置，包括依次放置的激光二极管1、非球面透镜2、第一球面透镜3、扩散片4、光阑5、第二球面透镜6和鲍威尔棱镜7。

优选的，所述低散斑线激光发射装置的有效工作距离为200mm-2000mm。

优选的，所述低散斑线激光发射装置的激光二极管1波长范围为405nm-808nm，由带有固定销的铜制管座密配固定。

优选的，所述低散斑线激光发射装置中非球面透镜2对激光二极管1发射光束进行准直。

优选的，所述低散斑线激光发射装置中第一球面透镜3、光阑5和第二球面透镜6构成了放大倍率为1:1的空间滤波器装置，用于对由激光二极管1自带产生的杂散光背景进行滤除。

优选的，所述低散斑线激光发射装置中的扩散片4由电机带动，在工作时绕中心轴线旋转，破坏入射激光的空间相干性，达到消除激光散斑作用。

优选的，所述低散斑线激光发射装置中的鲍威尔棱镜7将入射光束按指定扇角形成亮度均匀的线激光。

本实用新型的有益效果是：得到的图像整体亮度均匀，消除了散斑产生的明暗斑块，有利于后续的算法处理，增加了系统整体的测量处理性能。

附图说明

为了更清楚的说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实例提供的一种低散斑线激光发射器装置的整体结构示意图。

图2为本实用新型实例提供的一种低散斑线激光发射器装置的三维立体结构图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合附图对本实用新型提供的一种低散斑线激光发射器装置进行详细描述。

实施例：

本实用新型实施例提供一种低散斑线激光发射器装置，如图1所示，包括依次放置的激光二极管1、非球面透镜2、第一球面透镜3、扩散片4、光阑5、第二球面透镜6和鲍威尔棱镜7。

本实用新型实施例中，所述激光二极管1波长范围为405nm-808nm，不限具体封装形式。在具体实施过程中，选择激光二极管1正确安装方向，使发射激光光束慢轴方向与图1中标注的方向一致，与带有固定销的铜制管座密配固定，保持良好散热，将管座固定在底板上，并用快干胶固定。

所述非球面透镜2为具有正光焦度非球面透镜，双面镀有对应增透介质薄膜。在具体实施过程中，采用紫外胶将非球面透镜2固定在镜座上，使透镜平面面向激光二极管1，沿中心光轴调节非球面透镜2位置，使激光二极管1发射光束快轴达到准直，之后点胶固定镜座。

所述第一球面透镜3、光阑5和第二球面透镜6构成了放大倍率为1:1的空间滤波器装置，其可对由激光二极管1自带产生的杂散光背景进行有效滤除。在具体实施过程中，首先将第一球面透镜3与第二球面透镜6平面相对，沿中心光轴放入光路中，调谐两镜片间距，使光束在两镜片中心处形成激光第一汇聚点，光束经过两镜片后，在指定工作距离处200mm-2000mm内某处形成第二汇聚点，然后将光阑5放入两镜片间某位置，调节光阑5位置，使光阑5小孔刚好处于激光第一汇聚点处，用功率计测量，插入光阑5前后，激光功率变化小于20％。观察第二汇聚点光斑，能量呈类高斯分布，背景无杂散光。

所述扩散片4整片为圆形，厚度小于等于1mm，光束通过率可达90％以上。在具体实施过程中，将扩散片4中心处打孔，与无刷电机连接固定，激光二极管1出光工作时，扩散片4在电机带动下绕中心轴转动，破坏入射激光的空间相干性，达到消除激光散斑作用。

所述鲍威尔棱镜7为可将具有高斯能量分布的点激光光斑，展宽成具有一定扇角角度的，且扇角方向能量近似平顶分布的光学器件。在具体实施过程中，将鲍威尔棱镜7如图1中，沿中心光轴靠近第二球面透镜6放置，沿图1中慢轴方向，水平移动鲍威尔棱镜7，使获得的线激光以光轴为中心的两端功率对称均匀分布，最终可在工作距离位置处获得低散斑线激光。

通过选择本实施例中结构所成低散斑线激光发射器与普通线激光发射器，在同一线结构光三维检测系统中进行对比测试。从普通线激光发射器实测效果图，可以看出图像中明暗斑块随机分布，整体亮度均匀性较差，这将导致后续算法处理难度增加，降低测量准确度。相比而言，低散斑线激光发射器的实测效果，图像整体亮度均匀，散斑产生的明暗斑块几乎消失，十分有利于后续的算法处理，增加了系统整体的测量处理性能。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。

技术特征：

1.一种低散斑线激光发射器装置，其特征在于：包括依次放置的激光二极管(1)、非球面透镜(2)、第一球面透镜(3)、扩散片(4)、光阑(5)、第二球面透镜(6)和鲍威尔棱镜(7)。

2.根据权利要求1所述的一种低散斑线激光发射器装置，其特征在于：所述线激光发射装置的有效工作距离为200mm-2000mm。

3.根据权利要求1所述的一种低散斑线激光发射器装置，其特征在于：所述线激光发射装置中的激光二极管(1)波长范围为405nm-808nm，由带有固定销的铜制管座密配固定。

4.根据权利要求1所述的一种低散斑线激光发射器装置，其特征在于：所述线激光发射装置中非球面透镜(2)对激光二极管(1)发射光束进行准直。

5.根据权利要求1所述的一种低散斑线激光发射器装置，其特征在于：所述线激光发射装置中第一球面透镜(3)、光阑(5)和第二球面透镜(6)构成了放大倍率为1:1的空间滤波器装置，用于对由激光二极管(1)自带产生的杂散光背景进行滤除。

6.根据权利要求1所述的一种低散斑线激光发射器装置，其特征在于：所述线激光发射装置中的扩散片(4)由电机带动，在工作时绕中心轴线旋转，破坏入射激光的空间相干性，达到消除激光散斑的作用。

7.根据权利要求1所述的一种低散斑线激光发射器装置，其特征在于：所述线激光发射装置中的鲍威尔棱镜(7)将入射光束按指定扇角形成亮度均匀的线激光。

技术总结
本实用新型涉及一种低散斑线激光发射器装置，包括依次放置的激光二极管1、非球面透镜2、第一球面透镜3、扩散片4、光阑5、第二球面透镜6和鲍威尔棱镜7。使用本实用新型的线激光发射器装置得到的图像整体亮度均匀，消除了散斑产生的明暗斑块，有利于后续的算法处理，增加了系统整体的测量处理性能。

技术研发人员：谭成桥;孟德文;李慧芳
受保护的技术使用者：北京镭志威光电技术有限公司
技术研发日：2019.11.09
技术公布日：2020.11.10