一种面曝光3D打印光源功率分布自动测量系统的制作方法

本实用新型涉及分析及测量控制技术领域，具体涉及一种面曝光3d打印光源功率分布自动测量系统。

背景技术：

为了测量光源的功率分布，传统方法只能人工进行测量及读数，测量时间长、精度较低，针对这一情况设计出一种面曝光3d打印光源功率分布自动测量系统，该系统可以节省人力提高测量的精度。

技术实现要素：

一种面曝光3d打印光源功率分布自动测量系统分为两个部分：机械系统部分(1)，待测量的光源投影部分(2)。

机械系统包含x轴(3)、z轴(4)、功率计探头(5)以及光功率计。机械系统置于台面，其z轴置于x轴平移台上；功率计探头可拆卸，使用时装夹在z轴平移台上，通过移动x与z轴控制探头在测量平面运动；

测量时，将光源最前端置于距离探头30-50cm处并使投影方向垂直于测量平面；预先开启光源，调整其高度，使得投影范围在机械系统行程内。上位机通过连接功率计与运动控制器综合控制测量过程。

附图说明

图1光照度自动测量系统运行过程

图2机械系统示意图

图3功率计探头运动路径

图4光源投射不同灰度图片的功率分布

具体实施方式

一种面曝光3d打印光源功率分布自动测量系统，其特征在于，分为两个部分：机械系统部分(1)，待测量的光源投影部分(2)。机械系统包含x轴(3)、z轴(4)、功率计探头(5)以及光功率计。机械系统置于台面，其z轴置于x轴平移台上；功率计探头可拆卸，使用时装夹在z轴平移台上，通过移动x与z轴控制功率计探头在测量平面运动。

测量时，将光源最前端置于距离功率计探头30cm-50cm处并使投影方向垂直于测量平面，预先开启光源，调整其高度，使得投影范围在机械系统行程内。上位机通过连接功率计与运动控制器综合控制测量过程。运动控制器就是控制x轴和z轴运动的控制箱；

光照度测量的控制流程如下：

1.设置光源与投影距离，估算投影区域面积，根据面积和测量精度需要设定两轴方向步长；设置测量区域，从投影区域以外部分开始，途径所有投影区域，最终至投影区域以外处终止，确保测量数据覆盖整个投影区域；设置测量功率波长；

2.规划探头运动路径，采用“s”形运动路径使总路径最短，如图3所示；

3.光源提前启动预热，预热后持续投射相同灰度图片，开始测量；探头每停留在一个位置时，先静止约1秒使功率计读数稳定，再控制功率计读数，在一定时间间隔内取多组测量值取平均以减少光源功率跳变影响；测量终止后将探头归至初始位置；

4.改变投射图片的灰度，重复步骤3，直至完成获取各灰度下光源功率分布数据；

5.测量完毕后，整理仪器与数据(包括裁剪外围区域以获得实际投影区域功率)。

实际测量中，当选择测量步长5mm光源焦距为34cm时，覆盖整个投影面范围需测量共约37*28＝1036个位置，每个位置的测量与机械运动时间约5秒，则测量一个光源一组图片灰度下的功率分布需要约1036*5秒＝5180秒，合计近1.5小时，可见其相当耗时；若步长减小，则需要更多的测量时间。综合考虑测量精度与时间成本，选择测量步长为5mm，灰度0-255从15起以10为步长测量至255，共25组，得到的结果采用基于插值和拟合的数据增强方法扩充。

以一台光源的测量结果为例，测得不同图片灰度下投影区域的紫外光波段功率如图4所示：从图4中可以看出，投影平面的光功率分布呈一侧中间高，四周低状，这是因为光源投射方式为上投影，功率最高处距离光源镜头最近，四周离光源镜头较远。

技术特征：

1.一种面曝光3d打印光源功率分布自动测量系统，其特征在于，分为两个部分：机械系统部分(1)，待测量的光源投影部分(2)；

机械系统包含x轴(3)、z轴(4)、功率计探头(5)以及光功率计；机械系统置于台面，其z轴置于x轴平移台上；功率计探头可拆卸，使用时装夹在z轴平移台上，通过移动x与z轴控制探头在测量平面运动。

2.根据权利要求1所述的一种面曝光3d打印光源功率分布自动测量系统，其特征在于，将光源最前端置于距离功率计探头30cm-50cm处。

3.根据权利要求1所述的一种面曝光3d打印光源功率分布自动测量系统，其特征在于，上位机连接光功率计。

技术总结
本实用新型涉及一种面曝光3D打印光源功率分布自动测量系统，该系统包括机械系统部分以及待测量的光源投影部分。机械系统包含x轴、z轴、功率计探头以及光功率计四个部分。测量时，将光源最前端置于距离探头30‑50cm处并使投影方向垂直于测量平面；预先开启光源，调整其高度，使得投影范围在机械系统行程内然后上位机通过连接功率计与运动控制器综合控制测量过程。为了测量光源的功率分布，传统方法只能人工进行测量及读数，测量时间长、精度较低，针对这一情况设计出一种面曝光3D打印光源功率分布自动测量系统，该系统可以节省人力提高测量的精度。

技术研发人员：毋立芳;刘泽超;高屹崧;简萌;秦媛媛;赵立东
受保护的技术使用者：北京工业大学
技术研发日：2020.02.19
技术公布日：2020.09.25