专利名称：基于图像判读的双激光束平面定位系统及其方法
技术领域：
本发明属光学领域，涉及一种激光的定位系统，尤其涉及一种基于图像判读的双激光束平面定位系统及其方法。
背景技术：
在科学研究的过程中，激光器的应用越来越广泛。常常需要使激光指向某一特定角度，有时还需要使双激光光束成一定的夹角。但是目前没有一个很好的手段，能够给出激光光束的指向，或者双光束的夹角。
发明内容
为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种光束定位准确、系统小巧轻便以及成本低廉的基于图像判读的双激光束平面定位系统及其方法。本发明的技术解决方案是本发明提供了一种基于图像判读的双激光束平面定位系统，其特殊之处在于所述基于图像判读的双激光束平面定位系统包括第一转台、第二转台、反射棱镜以及图像采集及处理单元；所述反射棱镜置于第一转台和第二转台之间；所述图像采集及处理单元设置于经反射棱镜反射后的光路上。上述图像采集及处理单元包括图像采集单元以及图像采集单元连接的图像处理单元。上述图像采集单元是摄像机或(XD。上述图像处理单元是含有图像修补、比对和/或判读功能的计算机。上述基于图像判读的双激光束平面定位系统还包括转台角度显示单元；所述转台角度显示单元分别和第一转台和第二转台相连。上述第一转台和第二转台均是二维转台或三维转台。上述反射棱镜是反射直角棱镜。一种基于图像判读的双激光束平面定位方法，其特殊之处在于所述基于图像判读的双激光束平面定位方法包括以下步骤I)将双激光束分别初步固定在不同转台上；2)使已经初步固定的双激光束分别经过同一个反射棱镜，并分别形成不同激光束的反射光斑；3)判断双激光束的反射光斑是否重合，若重合，则双激光束是共线对准；若不重合，则根据光斑的偏移位置直接读取双激光束之间的夹角。上述步骤3)中若双激光束的反射光斑是重合的，则所述基于图像判读的双激光束平面定位方法还包括4)以步骤I)中转台位置为参考零角度，转动任一转台，使双激光束含有所转动转台角度的双激光束夹角。本发明的优点是本发明提供了一种基于图像判读的双激光束平面定位系统及其方法，该定位系统将视频图像判读技术和双轴精密转动技术结合，可以精确给出激光束在平面内的指向，或者给出双光束的夹角关系，使用光束成像系统及图像处理技术对光束平行性进行判断;利用双轴精密转台为激光光束提供高精度角度指向，形成指定的光束夹角
或光束指向；根据不同激光光束成像特点，建立最佳的模型，通过边缘拟合得到光束中心位置；利用直角棱镜作为光束偏转器件，使双光束成像在同一光学系统中，具有光束定位准确、系统小巧轻便以及成本低廉等的优点。
图I是本发明所提供的定位系统的结构示意图；其中I-转台角度显示单元；2_第一转台；3_第二转台；4_反射棱镜；5_图像采集单元；6-图像处理单元；7-激光器。·
具体实施例方式参见图1，本发明提供了一种基于图像判读的双激光束平面定位系统，该系统包括第一转台2、第二转台3、反射棱镜4以及图像采集及处理单元；反射棱镜4置于第一转台2和第二转台3之间；图像采集及处理单元设置于经反射棱镜4反射后的光路上，图像采集及处理单元包括图像采集单元5以及图像采集单元5连接的图像处理单元6，图像采集单元5可以是例如摄像机或CCD等能捕捉图像的器材都是可以的。图像处理单元6可以是含有图像修补、比对和/或判读功能的计算机。该基于图像判读的双激光束平面定位系统还包括转台角度显示单元I ;转台角度显示单元I分别和第一转台2和第二转台3相连。第一转台2和第二转台3均可以是二维精密转台或三维精密转台。反射棱镜4可以是反射直角棱镜或其他具有反射功能的反射体都是可以的，例如双面镀有高反射膜的平面镜等。本发明在提供定位系统的同时，还提供了一种基于图像判读的双激光束平面定位方法，该方法包括以下步骤I)将双激光束分别初步固定在不同转台上；2)使已经初步固定的双激光束分别经过同一个反射棱镜，并分别形成不同激光束的反射光斑；3)判断双激光束的反射光斑是否重合，若重合，则双激光束是共线对准；若不重合，则根据光斑的偏移位置直接读取双激光束之间的夹角。当步骤3)中若双激光束的反射光斑是重合的，则该定位方法还包括4)以步骤I)中转台位置为参考零角度，转动任一转台，使双激光束含有所转动转台角度的双激光束夹角。本发明在激光多普勒测速系统中的工作原理是本发明在工作时，双激光器7分别固定在第一转台2和第二转台3上，光束经过反射棱镜4反射后进行成像系统，计算机采集光束图像，图像判读软件对两个光束图像进行处理，得到两个光束之间的夹角关系。当两个光束经反射棱镜4反射后平行时，两个光束在图像中的位置完全重合，此时，认为两个激光器7发射的光束是共线对准的。以此时的转台位置为参考零角度，转动双轴转台，可以得到任意双激光光束夹角。光束的夹角是可以通过转台角度计算 得到。
权利要求
1.一种基于图像判读的双激光束平面定位系统，其特征在于所述基于图像判读的双激光束平面定位系统包括第一转台、第二转台、反射棱镜以及图像采集及处理单元；所述反射棱镜置于第一转台和第二转台之间；所述图像采集及处理单元设置于经反射棱镜反射后的光路上。
2.根据权利要求I所述的基于图像判读的双激光束平面定位系统，其特征在于所述图像采集及处理单元包括图像采集单元以及图像采集单元连接的图像处理单元。
3.根据权利要求2所述的基于图像判读的双激光束平面定位系统，其特征在于所述图像采集单元是摄像机或CCD。
4.根据权利要求3所述的基于图像判读的双激光束平面定位系统，其特征在于所述图像处理单元是含有图像修补、比对和/或判读功能的计算机。
5.根据权利要求I所述的基于图像判读的双激光束平面定位系统，其特征在于所述基于图像判读的双激光束平面定位系统还包括转台角度显示单元；所述转台角度显示单元分别和第一转台和第二转台相连。
6.根据权利要求I或2或3或4或5所述的基于图像判读的双激光束平面定位系统，其特征在于所述第一转台和第二转台均是二维转台或三维转台。
7.根据权利要求6所述的基于图像判读的双激光束平面定位系统，其特征在于所述反射棱镜是反射直角棱镜。
8.一种基于图像判读的双激光束平面定位方法，其特征在于所述基于图像判读的双激光束平面定位方法包括以下步骤 1)将双激光束分别初步固定在不同转台上； 2)使已经初步固定的双激光束分别经过同一个反射棱镜，并分别形成不同激光束的反射光斑； 3)判断双激光束的反射光斑是否重合，若重合，则双激光束是共线对准；若不重合，则根据光斑的偏移位置直接读取双激光束之间的夹角。
9.根据权利要求I所述的基于图像判读的双激光束平面定位方法，其特征在于所述步骤3)中若双激光束的反射光斑是重合的，则所述基于图像判读的双激光束平面定位方法还包括 4)以步骤I)中转台位置为参考零角度，转动任一转台，使双激光束含有所转动转台角度的双激光束夹角。
全文摘要
本发明涉及一种基于图像判读的双激光束平面定位系统及其方法，该基于图像判读的双激光束平面定位系统包括第一转台、第二转台、反射棱镜以及图像采集及处理单元；反射棱镜置于第一转台和第二转台之间；图像采集及处理单元设置于经反射棱镜反射后的光路上。本发明提供了一种光束定位准确、系统小巧轻便以及成本低廉的基于图像判读的双激光束平面定位系统及其方法。
文档编号G01C15/00GK102954789SQ20111024518
公开日2013年3月6日 申请日期2011年8月25日 优先权日2011年8月25日
发明者杨晓许, 闫旻奇, 郭治理, 苏建军 申请人:中国科学院西安光学精密机械研究所