一种基于光电位置敏感探测器矩阵的振镜标定系统及方法与流程

本发明涉及激光振镜，尤其涉及一种基于光电位置敏感探测器矩阵的振镜标定系统及方法。

背景技术：

1、扫描振镜内部装有两个电机模块，电机上装有反射镜片，当激光入射到振镜内部后，计算机控制振镜内部电机在一定角度内分别沿x、y轴方向摆动。此时，激光随安装在x、y电机上的反射镜片进行反射、偏转，使激光沿预定轨迹运行并达到指定位置，完成激光扫描和加工。然而，扫描振镜的因机械安装或附件配置不同，扫描振镜在工作前必须对其进行校正。扫描振镜的校正精度最终也决定了振镜的加工精度。如何对其进行高效及高精度的校正一直都是基于激光振镜相关应用领域的核心问题。

2、目前，传统的振镜标定方法是由扫描振镜在打印纸上标刻出3x3,5x5,7x7,9x9......等矩阵点，然后由人工将标刻有矩阵点的打印纸放置在二次元测量设备上，对每一个点的坐标位置进行测量，直至测量完成，完成测量后，将坐标点导入计算机，通过软件计算生成扫描振镜校正表，将此校正表文件导入到振镜控制软件，从而完成一次校正过程。

3、随着矩阵点的增多，人工测量的坐标数据的耗时将大幅增加。并且，振镜的扫描精度并非一次就可以完全校正到理想状态。一般需要重复多次校正。此时，校正过程中，人工测量数据的时间将占用整个振镜校正工作的大部分时间。并且，整个测量过程中的数据完全由人工去测量和判断，即存在一定误差。因此，人们亟需一种能够快速且高精度地对振镜进行标定的方案。

技术实现思路

1、有鉴于此，有必要提供一种基于光电位置敏感探测器矩阵的振镜标定，用以解决现有技术中无法快速且高精度地对振镜进行标定的问题。

2、为达到上述技术目的，本发明采取了以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供了一种基于光电位置敏感探测器矩阵的振镜标定系统，包括发射控制装置、光电位置敏感探测器、坐标获取模块和校正标定模块，所述发射控制装置电连接目标扫描振镜，所述坐标获取模块电连接于所述激光接收装置和所述校正标定模块，其中：

4、所述发射控制装置用于控制目标扫描振镜基于预设轨迹发射激光，以在光电位置敏感探测器上依次形成多个光斑点；

5、所述坐标获取模块用于基于光电位置敏感探测器获取每个光斑点的实际坐标，所述实际坐标和所述预设轨迹均位于实际坐标系中；

6、所述校正标定模块用于根据每个光斑点的实际坐标和每个光斑点在所述预设轨迹中对应的理论坐标的差异，校正所述目标扫描振镜以完成标定。

7、进一步的，所述光电位置敏感探测器的数量为多个，多个光电位置敏感探测器矩阵排列于同一平面内；所述控制目标扫描振镜基于预设轨迹发射激光，以在光电位置敏感探测器上依次形成多个光斑点，包括：

8、控制目标扫描振镜基于预设轨迹发射激光，以依次在每个光电位置敏感探测器上分别形成一个光斑点。

9、进一步的，所述光电位置敏感探测器包括用于接收激光以形成光斑点的感光面；所述基于光电位置敏感探测器获取每个光斑点的实际坐标，包括：

10、基于光电位置敏感探测器，得到目标光斑点对应的目标光电流，其中所述目标光斑点为当前待获取实际坐标的光斑点；

11、根据所述目标光电流，得到所述目标光斑点在目标感光面中的目标相对坐标，其中所述目标感光面为获取所述目标光斑点的感光面；

12、根据所述目标相对坐标，基于所述目标感光面和所述实际坐标系的相对位置关系，得到所述目标光斑点对应的实际坐标。

13、进一步的，所述光电位置敏感探测器还包括多个输出电极，多个输出电极分别设置于感光面的周围，所述输出极用于获取目标光斑点形成的目标光电流的电流分量，所述电流分量的大小与所述目标光斑点和该电流分量对应的输出电极之间的距离成反比；所述根据所述目标光电流，得到所述目标光斑点在目标感光面中的目标相对坐标，包括：

14、基于多个输出电极，得到所述目标光电流的多个电流分量；

15、基于所述目标光电流的多个电流分量之间的数值比例运算关系，得到所述目标光斑点在目标感光面中的目标相对坐标。

16、进一步的，所述目标相对坐标位于目标相对坐标系中，所述目标相对坐标系为位于所述目标感光面中的平面直角坐标系，所述目标相对坐标系的原点为所述目标感光面的中心，所述目标相对坐标系包括x轴和y轴；所述目标感光面对应的输出电极的数量为四个，其中两个输出电极分别位于所述目标感光面在x轴上的两端，另外两个输出电极分别位于所述目标感光面在y轴上的两端；所述基于所述目标光电流的多个电流分量之间的数值比例运算关系，得到所述目标光斑点在目标感光面中的目标相对坐标，包括：

17、通过以下公式得到所述目标光斑点在目标感光面中的目标相对坐标：

18、

19、

20、其中，所述px为所述目标光斑点在x轴上的坐标，所述i1和i2分别为x轴两端的输出电极得到的电流分量；所述py为所述目标光斑点在y轴上的坐标，所述i3和i4分别为x轴两端的输出电极得到的电流分量。

21、第二方面，本发明还提供一种基于光电位置敏感探测器矩阵的振镜标定方法，包括：

22、控制目标扫描振镜基于预设轨迹发射激光，以在光电位置敏感探测器上依次形成多个光斑点；

23、基于光电位置敏感探测器获取每个光斑点的实际坐标，所述实际坐标和所述预设轨迹均位于实际坐标系中；

24、根据每个光斑点的实际坐标和每个光斑点在所述预设轨迹中对应的理论坐标的差异，校正所述目标扫描振镜以完成标定。

25、进一步的，所述光电位置敏感探测器的数量为多个，多个光电位置敏感探测器矩阵排列于同一平面内；所述控制目标扫描振镜基于预设轨迹发射激光，以在光电位置敏感探测器上依次形成多个光斑点，包括：

26、控制目标扫描振镜基于预设轨迹发射激光，以依次在每个光电位置敏感探测器上分别形成一个光斑点。

27、进一步的，所述光电位置敏感探测器包括用于接收激光以形成光斑点的感光面；所述基于光电位置敏感探测器获取每个光斑点的实际坐标，包括：

28、基于光电位置敏感探测器，得到目标光斑点对应的目标光电流，其中所述目标光斑点为当前待获取实际坐标的光斑点；

29、根据所述目标光电流，得到所述目标光斑点在目标感光面中的目标相对坐标，其中所述目标感光面为获取所述目标光斑点的感光面；

30、根据所述目标相对坐标，基于所述目标感光面和所述实际坐标系的相对位置关系，得到所述目标光斑点对应的实际坐标。

31、进一步的，所述光电位置敏感探测器还包括多个输出电极，多个输出电极分别设置于感光面的周围，所述输出极用于获取目标光斑点形成的目标光电流的电流分量，所述电流分量的大小与所述目标光斑点和该电流分量对应的输出电极之间的距离成反比；所述根据所述目标光电流，得到所述目标光斑点在目标感光面中的目标相对坐标，包括：

32、基于多个输出电极，得到所述目标光电流的多个电流分量；

33、基于所述目标光电流的多个电流分量之间的数值比例运算关系，得到所述目标光斑点在目标感光面中的目标相对坐标。

34、进一步的，所述目标相对坐标位于目标相对坐标系中，所述目标相对坐标系为位于所述目标感光面中的平面直角坐标系，所述目标相对坐标系的原点为所述目标感光面的中心，所述目标相对坐标系包括x轴和y轴；所述目标感光面对应的输出电极的数量为四个，其中两个输出电极分别位于所述目标感光面在x轴上的两端，另外两个输出电极分别位于所述目标感光面在y轴上的两端；所述基于所述目标光电流的多个电流分量之间的数值比例运算关系，得到所述目标光斑点在目标感光面中的目标相对坐标，包括：

35、通过以下公式得到所述目标光斑点在目标感光面中的目标相对坐标：

36、

37、

38、其中，所述px为所述目标光斑点在x轴上的坐标，所述i1和i2分别为x轴两端的输出电极得到的电流分量；所述py为所述目标光斑点在y轴上的坐标，所述i3和i4分别为x轴两端的输出电极得到的电流分量。

39、本发明提供一种基于光电位置敏感探测器矩阵的振镜标定系统及方法，其中系统包括发射控制装置、光电位置敏感探测器、坐标获取模块和校正标定模块，发射控制装置用于控制目标扫描振镜基于预设轨迹发射激光，以在光电位置敏感探测器上依次形成多个光斑点，坐标获取模块用于基于光电位置敏感探测器获取每个光斑点的实际坐标，实际坐标和预设轨迹均位于实际坐标系中，校正标定模块用于根据每个光斑点的实际坐标和每个光斑点在预设轨迹中对应的理论坐标的差异，校正目标扫描振镜以完成标定。相比于现有技术，本发明简化了传统标定步骤中的打标测量过程，通过光电位置敏感探测器可以一次性地精确获取多个沿预设轨迹依次投射的光斑点，进而同时获得多个实际坐标，使得后续可以一次性地对比预设轨迹中的理论坐标和实际坐标并进行标定校正，减少了人工重复的麻烦，同时保证了精度，实现了快速且高精度地对振镜进行标定。