基于机器视觉的激光器封装自动对准系统

文 章 编 号 ：1006-754X(2017)06-0687-07

Automatic alignment system for laser device packaging based on machine vision

PENG Zhong-chao , QI Yuan-jing , SHU Bin , YAN K e , DUAN Ji-an

Basler相 机 ，能够实时米集高精度图像;利用累计概率Hough变换和迭代重加权最小二乘法等图像处理算法，快速

拟合非球面透镜和半导体激光器的边缘直线，实 现 自 动 对 准 。该 系 统 采 集 的 图 像 精 度 达 到 了 亚 微 米 级 别 ，而且在

05 s 内便可完成整个对准过程，极大提高了非球面透镜与半导体激光器封装精度与效率。本视觉对准系统基于高

性能配置的精确的图像处理算法，对传统的封装技术 作 出 了 很 大 改 进 ，对提高未来半导体激光器封装精度和效率

具有较大的推动作用。 关 键 词 :机 器 视 觉 ；非 球 面 透 镜 ；半 导 体 激 光 器 ；累 计 概 率 Hough变 换 ；迭代重加权最小二乘法

中图分类号:TP 23

文 献 标 志 码 ：A
hough变换算法是图像处理中经典的特征提取技术采用投票方法检测具有特定形状的物体通过利用点线之间的对偶原理在2个坐标空间之间将一个空间中具有相同形状的曲线或直线映射到另一个坐标空间的一个点上形成峰值从而把检测任意形状的问题转化为统计峰值问题
第 24卷 第 6期 2017年 12月

工程设计学报 Chinese Journal of Engineering Design
(State Key Laboratory of High Performance Complex Manufacturing , Central South University , Changsha 410083 , China)

Abstract ：Considering low precision and efficiency of manual operation in the alignment process between aspheric lens and semiconductor laser ? a system of automatic alignment was designed based on the technology of machine vision which configured with high-performance light source of CCS and high-resolution camera of Basler ? high-precision images could be obtained in real time . First ? the edge of aspheric lens and the semiconductor laser was fitted into two straight lines ac cording to the algorithms of progressive probability Hough transform and iterative weighted least squares .Then ? the angle between two lines were calculated and adjusted automatically ? high pre­ cision alignment between aspheric lens and semiconductor laser was achieved finally .Completing the whole process within 0 5 s at the accuracy of sub-micron level， the packaging efficiency， the accuracy of the aspheric lens and the semiconductor laser were improved greatly by system .Based on high performance configuration and precise image processing algorithm， the vision alignment system has greatly improved in the traditional packaging technology， which will greatly promote the encapsulation efficiency and accuracy of semiconductor lasers in the future ． Key words ：machine vision ；aspheric lens ; semiconductor laser ; progressive probability Hough transform ; iterative weighted least square

非球面透镜对半导体激光器发出的激光具有准 直 和 汇 聚 的 功 能 ，其 对 准 精 度 是 决 定 半 导 体 激 光 封

装器件性能的关键因素[1]。 目前非球面透镜与半导 体激光器的对准方式为人工操作，自动化程度低，且

收 稿 日 期 ：2017-09-05

本 刊 网 址 •在 线 期 刊 ：http://www zjujournals com/gcsjxb

doi ：10 3785/j issn 1006-754X 2017 06 012

Vol.24 No .6 Dec . 2017
源自文库
基于机器视觉的激光器封装自动对准系统

彭 忠 超 ，戚 媛 婧 ，舒 斌 ，颜 科 ，段 吉 安
( 中南大学高性能复杂制造国家重点实验室，湖 南 长 沙 410083)

摘 要 :在半导体激光器封装过程中，针对非球面透镜与半导体激光器的对准过程中存在人工操作精度低、效率低 的 缺 点 ，开 发 了 一 套 高 精 度 自 动 化 对 准 系 统 。系 统 以 机 器 视 觉 技 术 为 基 础 ，配 置 高 性 能 CCS光 源 和 高 分 辨 率