光斑成像装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种光斑成像装置，及尤其设一种用于激光扫描视觉系统的CCD光敏 器件过度曝光时的光斑位置的估算方法，其可W提高视觉系统在过度曝光情况下的精度。
【背景技术】
[0002] 在普通的S角法激光测距传感器使用CCD线阵光敏器件的应用中，物体表面的状 况和角度一般都是稳定的，运时可W自动调整曝光时间W使的CCD光敏器件工作在其正常 的范围内。运时计算光斑位置就可W采用加权取光强重屯、作为光斑中屯、的技术。
[0003] 当应用基于=角法的激光扫描视觉系统对工件或物体进行扫描时，工件表面的特 性及角度有时变化很大，特别是像侣合金、铜合金、机械加工过的钢等工件的表面某个角度 反射性很强，此时就会出现CCD线阵光敏器器件曝光过度的情况，即使自动曝光控制也不能 及时调整曝光时间。现有的技术都没有对运种非正常曝光的情形做特殊的处理。如果采用 和正常曝光同样的光斑中屯、算法，测量结果的精度就会出现较大的误差。
【发明内容】
[0004] 为了克服现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供鉴于上述现有 技术的缺失，本发明的主要目的在于提供一种光斑成像装置，此方法对保证激光扫描视觉 系统在很大动态范围的环境下获取高精度的测量结果有着非常重要的意义。
[000引为达到上述目的，本发明的技术方案是：
[0006] -种光斑成像装置，它包括：
[0007] CCD光敏器件，其用于基于光斑得到的光学信号进行感测得到电信号，并用于基于 电信号得到至少一组数据帖；
[0008] 计算单元，其用于从帖开始向帖尾方向，求取一帖中灰度最大值的位置P点，W及P 点的灰度值MX;
[0009] 第一比较单元，其用于P点的灰度值MAX与预设的过度曝光阔值SAT进行比较；
[0010] 第二比较单元，其用于在如果MAX大于或等于SAT时，WP点为中屯、在P左右各取q个 像素位置的值与预设的阔值SECTH进行比较；
[0011] 求取单元，其用于在如果大于阔值SECTH的像素个数大于或等于预设值师寸，WP为 中屯、分别向左右捜索最右端的大于SECTH的位置和最左端大于SECTH的位置，分别记为D和 C，Wc为起点向左取k/2像素点，和C点一起做最小二乘直线拟合，求得左边直线的参数，WD 为起点向左取k/2像素点，和D点一起做最小二乘直线拟合，求得右边直线的参数;并用于W 设定的阔值SECTH代入经过拟合的直线，求取饱和信号的起始点m，终点nW及他们之间的距 离Le;并用于基于Le求取得到Ie;并用于基于Ie得到光斑成像的估计位置。
[001引优选地，它还包括:所述第二比较单元用于在如果MAX小于SAT时，在最大值位置前 后各选取k个像素位置作为激光光斑成像的范围，采用线性加权求重屯、的算法来求取光斑 位置的中屯、，其中k为大于或等于1的正整数。
[0013]优选地，采用线性加权求重屯、的算法来求取光斑位置的中屯、的公式为：
[0015] ，其中，N为求取的光斑中屯、的像素坐标，具有亚像素的精度;化为像素坐标;B(Ni) 为像素在Ni处的灰度值，线阵CCD像素序号i为1~n。
[0016] 优选地，它还包括:所述求取单元用于在如果大于阔值SECTH的像素个数少于预设 值W时，在最大值位置前后各选取k个像素位置作为激光光斑成像的范围，采用线性加权求 重屯、算法的算法来求取光斑位置的中屯、，其中k为大于或等于1的正整数。
[0017] 优选地，所述求取单元采用线性加权求重屯、算法的算法来求取光斑位置的中屯、的 公式为：
[0019] ，其中，N为求取的光斑中屯、的像素坐标，具有亚像素的精度;化为像素坐标;B(Ni) 为像素在Ni处的灰度值，线阵CCD像素序号i为1~n。
[0020] 优选地，所述预设的阔值SAT、SECTH和W由实验确定。
[0021 ]优选地，k依据视觉传感器检测范围内的激光光斑在CCD敏感器成像大小的估计范 围确定。
[0022] 鉴于上述现有技术的缺失，本发明的主要目的在于提供一种光斑成像装置，计算 激光S角测量中的CCD线阵光敏器曝光过度情况下成像的激光光斑中屯、计算方法，此方法 对保证激光扫描视觉系统在很大动态范围的环境下获取高精度的测量结果有着非常重要 的意义。
【附图说明】
[0023] 在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图W任何方式来限制本发明公开的范 围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并 不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可 W根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。
[0024] 图1为激光扫描=角测量中CCD光敏器件的光斑成像测量装置的结构示意图。
[002引图2为本申请中CCD光敏器件的光敏器驱动控制电路原理框图。
[0026 ]图3为本申请中CCD光敏器件信号采集和处理硬件框图。
[0027] 图4为当激光光斑在CCD光敏器件曝光适当时的信号示意图。
[0028] 图5为当激光光斑在CCD光敏器件曝光过度时的信号示意图。
[0029] 图6为过度曝光时CCD成像光斑的信号位置与饱和信号的宽度模型。
[0030] 图7为过度曝光时光斑的宽度与实际信号位置增量之间的关系。
[0031 ]图8为本申请中光斑成像装置的结构示意图。
[0032] W上附图的附图标记为：1、半导体激光器;2、发射反光镜;3、扫描转镜;4、扫描电 机;5、接收转镜;6、接收反光镜;7、成像组件;8、CCD光敏器件。
【具体实施方式】
[0033] 结合附图和本发明【具体实施方式】的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但 是，在此描述的本发明的【具体实施方式】，仅用于解释本发明的目的，而不能W任何方式理解 成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可W构想基于本发明的任意可能的变 形，运些都应被视为属于本发明的范围。
[0034] 参照图8所示，一种光斑成像装置，它包括：
[0035] CCD光敏器件，其用于基于光斑得到的光学信号进行感测得到电信号，并用于基于 电信号得到至少一组数据帖；
[0036] 计算单元，其用于从帖开始向帖尾方向，求取一帖中灰度最大值的位置P点，W及P 点的灰度值MX;
[0037] 第一比较单元，其用于P点的灰度值MAX与预设的过度曝光阔值SAT进行比较；
[0038] 第二比较单元，其用于在如果MAX大于或等于SAT时，WP点为中屯、在P左右各取q个 像素位置的值与预设的阔值SECTH进行比较；
[0039] 求取单元，其用于在如果大于阔值SECTH的像素个数大于或等于预设值师寸，WP为 中屯、分别向左右捜索最右端的大于SECTH的位置和最左端大于SECTH的位置，分别记为D和 C，Wc为起点向左取k/2像素点，和C点一起做最小二乘直线拟合，求得左边直线的参数，WD 为起点向左取k/2像素点，和D点一起做最小二乘直线拟合，求得右边直线的参数;并用于W 设定的阔值SECTH代入经过拟合的直线，求取饱和信号的起始点m，终点nW及他们之间的距 离Le;并用于基于Le求取得到Ie;并用于基于Ie得到光斑成像的估计位置。
[0040] 优选地，它还包括:所述第二比较单元用于在如果MAX小于SAT时，在最大值位置前 后各选取k个像素位置作为激光光斑成像的范围，采用线性加权求重屯、的算法来求取光斑 位置的中屯、，其中k为大于或等于1的正整数。
[0041] 优选地，采用线性加权求重屯、的算法来求取光斑位置的中屯、的公式为：
[