激光光斑漂移的检测
基于虚拟仪器的激光大气传输光斑漂移测量
摘 要 ： 光斑漂移对激在大气中的工程应用具有重要的影响。设计 了一个基于虚拟仪器的
激光大 气传 输 光斑 漂移 测量 系统 ， Ｎ 公 司 的 Ｌｂ ＩＷ 为 核 心 ， 以 Ｉ ａＶＥ 通过 其 强 大 的硬 件 接 口和 Ｃ Ｄ完成激光 光斑 图像 信号采 集 ， Ｃ 通过 软件接 口及 Ｍａｌ ｔｂ强大 的数据 处理 能力 完成信 号处理 ａ 与光斑 漂移分析 ， 为激 光大气传 输特性研 究提供 了一种 新 的检 测手 段。 关键 词 ：ａＶＥ ； 光大气传 输 ； Ｌｂ ＩＷ 激 光斑 漂移 ； 量 测
第４ ０卷 第 ３期
２１ ００年 ３月
激 光 与 红 外
Ｌ Ｓ Ｒ ＆ Ｉ Ｒ Ａ Ｅ ＮＦ ＡＲＥ Ｄ
Ｖｏ． ０． ． １ ４ Ｎｏ ３
Ｍａ ｃ ２ １ ｒｈ． ０ ０
文章编号： ０－ ７（０００－ ８－ １ １ ０８２１）３ ２２ ５ ０ ５ ０ ０
・ 电技 术 与系统 ・ 光
ｂ ｓ ｄ ｏ ｉ ｕ ｌｉ ｓ ｕ ｎ ｏ ｍｅ ｓ ｒ ｈ ａ ｅ ｔ ｓ ｈ ｒ ｒ ｎ ｍｉｓｏ ｐ ｔｆ ａ ｉｇ Ｔ ｅｃ ｒ ｆ ｈ ｙ ｔｍ ｓＬ ｂ ａ ｅ ｎ ｖｒ ａ ｎ ｔ ｍｅ ｔ ａ ｕ ｅ ｔ ｅ ｌ ｒａｍｏ ｐ ｅ ｅｔａ ｓ ｓｉ ｎ ｓ ｏ ｏ ｔ ． ｈ ｏ ｅ ｏ ｅ ｓ ｓ ｔ ｒ ｔ ｓ ｌ ｎ ｔ ｅ ｉ ａ —
基 于 虚拟仪 器 的激 光 大气 传输 光 斑 漂移 测量
张来 线 孙 华燕 许 嘉纹 ， ，
（． １ 装备指挥技术学院研究生院 ， 北京 １ １１ ；． ０ ４６ ２ 装备指挥技术学院光电装备 系， 北京 １１ １ ； ０ ４ ６
３ 武汉军 械士官学校雷达 系， ． 湖北 武汉 ４０ ７ ） ３０ ５
刀口扫描聚焦光斑法激光束漂移测量
第１ ２卷
第 ３期
哈 尔 滨 理 工 大 学 学 报
Ｊ ０ＵＲＮＡＬ ＨＡＲＢ Ｎ ＵＮＩ Ｉ Ｖ． Ｓ Ｉ Ｃ ．＆ Ｔ ＣＨ． Ｅ
Ｖ０ ． ２ Ｎｏ ３ １１ ．
２０ ０ ７年 ６月
Ｊｎ ， ０ ７ ｕ ．２０
刀 口扫 描 聚 焦光 斑 法激 光 束 漂 移 测 量
’
Ｋ ｉ ｎｆ ｅ—ｅ ｇ ｃ ｎ ｉｇ Ｆ ｃ ｓｎ ｏ ｄ ｅ Ｓ ａ ｎ ｎ ｏ ｕ ｉｇ Ｓｐ ｔ
Ｐ ＮＧ Ｚ ａ — ｉ ｏ Ｉ ｈ ｎ ｂａ ， Ｚ Ａ Ｈ ＮＧ Ｌ — ａ ｉｈ ｉ ． Ｌ ｈ — ａ Ｕ Ｓ ｕｙ ｎ
（ ．Ｄ ｑｎ ｌ ｉｌ Ｃ ． ｔ．Ｔ ｅＦｒ ｉＥ ｔ ｃｉ ａｔｙｔｅＦ ｒ ｉＭｉｅ ａｉｇ１３ １ ， ｈｎ ； １ ａｉｇＯｉＦｅｄ ｏ Ｌｄ ｈ ｏｔ Ｏｌ ｘｒ ｔ ｎＦｃｏ ｏｔ Ｏｌ ｎ ，Ｄ ｑｎ ６ ５ １ Ｃ ｉａ ｈ ａ ｏ ｒ ｈ ｈ
平 占彪 张立海２ 鲁淑艳 ， ，
（． １ 大庆油 田公 司第 四采 油厂 第 四油矿 ， 黑龙江 大庆 １３ １ ； ６ ５ １
２ 中国人 民解放军空军驻 ６４厂军代 表室 ， ． ２ 黑龙江 哈尔滨 １０ ３ ） ５ ０ ０
摘
要 ：高精 确度 直线 度测 量 多采 用激 光方 法 ， 激 光束 随机 漂移 影响 其 稳 定性 ， 大地 限制 但 极
２ ｉｔ ｙＲ ｐｅｅｔｔ ｎｉ Ｌ ｒＦｒｅ６ ４Ｆ ｃ ｒ ， ｒｉ ５０ ０，Ｃ ｉａ ，Ｍ ｌａ ｅｒｓｎａｉ Ｐ Ａ ｏｃ ２ ａｔ ｉｒ ｏ ｎ ｏ Ｈａ ｎ１０３ ｙ ｂ ｈｎ ）
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ａ ｔ ｏ ｇ ａ ｅ ｅ ｅ ａｌ ｐ ｌ ｄ ｔ ｈ ｉｈ ｐ ｅ ｉｉｎ ｌ ｅ ｒｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔ ａ ｄ ｍ ｒ ｔ ｆ ｅｌ — ｓｒ ｃ ： ｌ ｕ ｈ ｌ ｓ ｒｉ ｇ ｎ ｒ ｌ ａ ｐ ｉ ｏ ｔ ｅ ｈ ｇ ｒ ｃｓｏ ｉ ａ ａ ｕ ｅ ｎ ，ｒ ｎ ｏ ｄ ｉ ｈ ｓ ｙ ｅ ｎ ｆｏｔ ａ ｈ ｓ ｒｂ ａ ｃ ｎ ｉ ｆ ｅ ｃ ｅ ｓａ ｉ ｔ ｆｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔ ｎ ｒ ａｌ ｉ ｔｔ ｅ ｐ ｅ ｉｉｎ ｏ ｎ ａ ａ ｕ ｅ ｎ ．Ａ ｏ ｅ ｅ ｅ ｍ ａ ｎ ｕ ｎ ｅ ｔ ｔｂ ｌ ｙ ｏ ａ ｕ ｅ ｎ ｄ ｇ ｅ ｔ ｌ ｈ ｒ ｃ ｓ ｆｌ ｅ ｒｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔ ｌ ｈ ｉ ａ ｙ ｍｉ ｏ ｉ ｎ ｖｌ
matlab激光光斑的测量总结
matlab激光光斑的测量总结激光光斑的测量是激光技术中非常重要的一个环节，对于激光器的性能评估以及激光系统的设计和优化都具有重要意义。
本文将对激光光斑的测量进行总结，主要包括光斑尺寸的测量方法、常用的测量仪器以及测量结果的分析与应用。
光斑尺寸的测量方法主要有两种：直接测量法和间接测量法。
直接测量法是指通过使用特定的测量仪器直接测量光斑的尺寸。
常用的直接测量方法包括位置扫描法、多次反射法和像散检测法等。
位置扫描法是指将探测器逐点移动到激光光斑上进行测量，通过记录光斑在每个位置上的光强分布，然后计算出光斑的尺寸。
多次反射法是指在反射面上放置一个探测器，通过测量反射光强的分布，再通过计算反推出光斑的尺寸。
像散检测法是指使用特定的透镜将光斑成像，并通过透镜后的像散效应来测量光斑的尺寸。
间接测量法是指通过测量光斑相关的参数间接推测出光斑的尺寸。
常用的间接测量方法包括功率剖面测量法和角度测量法。
功率剖面测量法是通过测量光斑的功率分布来推测光斑的尺寸。
角度测量法是通过测量光斑的发散角度来推测光斑的尺寸。
常用的激光光斑测量仪器主要有光功率计、光谱仪、光学显微镜、CCD相机和像散仪等。
光功率计用于测量激光光斑的功率；光谱仪用于测量激光光斑的光谱特性；光学显微镜和CCD相机用于直接观察和记录激光光斑的形状和尺寸；像散仪则用于测量光斑的像散特性。
对于测量结果的分析与应用，需要考虑激光光斑的形状、尺寸、功率分布以及光谱特性等。
通过对测量结果的分析，可以评估激光器的质量和性能，判断激光器是否符合设计要求，找出存在的问题并进行调整和优化。
此外，测量结果还可以用于激光器的校准、光学系统的调试以及激光器的匹配等应用中。
总之，激光光斑的测量对于激光技术的研究和应用都具有重要意义。
通过选择合适的测量方法和仪器，并对测量结果进行分析和应用，可以提高激光器的质量和性能，推动激光技术的发展和应用。
基于虚拟仪器的激光大气传输光斑漂移测量
基于虚拟仪器的激光大气传输光斑漂移测量张来线;孙华燕;许嘉纹【摘要】光斑漂移对激光在大气中的工程应用具有重要的影响.设计了一个基于虚拟仪器的激光大气传输光斑漂移测量系统,以NI公司的LabVIEW为核心,通过其强大的硬件接口和CCD完成激光光斑图像信号采集,通过软件接口及Matlab强大的数据处理能力完成信号处理与光斑漂移分析,为激光大气传输特性研究提供了一种新的检测手段.【期刊名称】《激光与红外》【年(卷),期】2010(040)003【总页数】5页(P282-286)【关键词】LabVIEW;激光大气传输;光斑漂移;测量【作者】张来线;孙华燕;许嘉纹【作者单位】装备指挥技术学院研究生院,北京,101416;装备指挥技术学院光电装备系,北京,101416;武汉军械士官学校雷达系,湖北,武汉,430075【正文语种】中文【中图分类】TN2471 引言光斑漂移是由于大气湍流的干扰,当一束激光在大气中传输一段距离后,在垂直其传输方向的平面内,光斑的中心位置将随机变化,直接反映了激光光束经过大气通道后光束的抖动。
光斑漂移对激光在大气中的工程应用,尤其是光学跟踪系统,具有重要的影响[1]。
迄今已有大量理论工作,在理论研究方面已建立了光斑漂移的几何光学近似,而实验测量研究则相对较少。
虚拟仪器(virtual instrument,VI)技术是计算机技术和现代测试技术紧密结合的产物,它利用计算机平台及相应软件来代替传统硬件仪器,使用户可以在自己的 PC平台上利用相应的硬件接口及软件算法创建自己需要的仪器系统。
据此,我们设计了基于虚拟仪器的激光大气传输光斑漂移测量系统,以 NI公司的 LabVIEW为核心,通过其强大的硬件接口和 CCD完成激光光斑空间能量采集,通过软件接口及 Matlab 强大的数据处理能力完成信号处理与光斑漂移分析,为激光大气传输光斑漂移特性研究提供了一种新的检测手段。
2 测量原理与系统设计2.1 光斑漂移测量原理激光束通过有湍流的大气传输时,其强度、相位和传输方向均会受到扰动而出现相应的随机变化,该变化情况与激光束束宽ω和湍流尺度 l的相对大小相关:当2ω/l 1时,湍流主要引起光束的随机漂移。
四象限传感器用于激光跟踪仪光斑偏移量测量
四象限传感器用于激光跟踪仪光斑偏移量测量陈洪芳;谭志;石照耀;宋辉旭【摘要】Signal processing in a quadrant photodiode used to track target movement velocity and reflect target displacement must provide rapid and accurate dynamic response for a laser tracker.According to the operation principle of a quadrant photodiode,we derived the relationship between the output signal and the spot offset using a diagonal algorithm for the transcendental function.Considering that it is not easy to solve the transcendental function,in combination with the laser spot characteristics,a Taylor series expansion algorithm was adopted.A verification experiment for the spot offset measurement system was performed using a high-precision rectangular coordinate measuring machine.The results show that the system possesses a fast measurement speed and high measurement accuracy.The measurement can reach 1050 times per second,and the accuracy is 6μm within a measurement range of ±400μm.The system can be widely applied in related fields in which a microdisplacement measurement is necessary.%为了保证激光跟踪仪的跟踪速度和跟踪精度,要求发现目标靶镜运动和反映靶镜位移的四象限传感器信号的处理过程具有快速、准确的动态响应.推导出四象限传感器在对角线算法中的输出信号与光斑偏移量之间的关系为超越函数关系.针对超越函数关系不易快速解算的难题,结合激光光斑的特性,采用了泰勒级数展开算法.使用高精度直角坐标测量机对光斑偏移量测量系统进行了验证实验.实验结果表明:该测量系统实时性好,每秒测量次数达到1050次;测量精度高,在±400μm测量范围内测量精度可达6μm.该系统可以广泛应用于需要微小位移测量的相关领域.【期刊名称】《哈尔滨工程大学学报》【年(卷),期】2017(000)002【总页数】5页(P258-262)【关键词】激光跟踪仪;四象限传感器;光斑偏移量;泰勒级数展开;测量系统【作者】陈洪芳;谭志;石照耀;宋辉旭【作者单位】北京工业大学北京市精密测控技术与仪器工程技术研究中心,北京100124;北京工业大学北京市精密测控技术与仪器工程技术研究中心,北京100124;北京工业大学北京市精密测控技术与仪器工程技术研究中心,北京100124;北京工业大学北京市精密测控技术与仪器工程技术研究中心,北京100124【正文语种】中文【中图分类】TH702激光跟踪仪是一种高精度的便携式三维坐标测量设备，用于超大空间几何量精密测量和动态轨迹测量[1]。
水下激光光斑漂移的一种检测方法
水下激光光斑漂移的一种检测方法
张斌;刘继芳;孙艳玲
【期刊名称】《电子科技》
【年(卷),期】2009(22)3
【摘要】由于水下激光探测的日趋成熟,要提高探测精度,就要解决激光光束的漂移问题.而一般的光斑漂移检测多采用运算量较大并且复杂的数值计算的方法,文中通过采用直接对光斑图像进行处理计算的方法得到激光光斑中心漂移量及其概率密度分布.
【总页数】3页(P4-6)
【作者】张斌;刘继芳;孙艳玲
【作者单位】西安电子科技大学,技术物理学院,陕西,西安,710071;西安电子科技大学,技术物理学院,陕西,西安,710071;西安电子科技大学,技术物理学院,陕西,西安,710071
【正文语种】中文
【中图分类】TN249
【相关文献】
1.一种基于关系熵和J量值的网络事件关联模式漂移检测方法 [J], 杨英杰;刘帅;常德显
2.一种基于混合集成方法的数据流概念漂移检测方法 [J], 桂林;张玉红;胡学钢
3.激光光斑漂移的检测 [J], 王春阳;李金石
4.一种激光光斑衍射环的检测方法 [J], 贾文;唐慧君;闫旻奇;李东坚;曹蓓;董卫斌
5.光固化成形系统激光光斑位置漂移校正研究 [J], 莫健华;冯昕;潘翔
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红外激光光斑国家测量方法
红外激光光斑国家测量方法
红外激光光斑的国家测量方法如下：
1. 激光探测：需要对激光的光斑形貌、激光的发射信息、激光经过光路系统后的变化进行捕捉探测以及分析。
由于激光具有不可见性（红外激光）及高重频等特点，需要采用红外相机及超高速相机来进行探测分析。
2. 图像采集处理系统：设计出一个以现代光学为基础，短波红外传感器为图像采集工具的图像采集处理系统，并将其运用到激光光斑检测中，这样可以大大提高激光光斑检测的精度、速度和准确度。
3. 软硬件结合：针对客户痛点，将短波红外相机和短波变倍镜头进行软硬件结合应用到光斑检测领域是一种非常好的解决方案，方便用户将红外相机直接用于光斑进行端面成像，并可进行光斑的分析处理。
以上方法仅供参考，建议咨询相关领域专家或查阅专业书籍，获取更准确的信息。
激光检测玻璃震动的原理
激光检测玻璃震动的原理
激光检测玻璃震动的原理基于光学干涉和振动产生的光斑位移。
当激光光束照射到玻璃上时，由于振动的作用，光斑在玻璃表面移动。
这个移动的距离可以通过干涉条纹的变化来测量。
通过这种方式，可以获得玻璃的振动位移、速度和加速度等参数。
具体来说，当玻璃振动时，反射回来的光斑会因为振动产生的相位变化而产生位移。
这种位移可以由干涉条纹的变化来检测。
通过测量干涉条纹的变化，可以确定光斑位移的大小和方向，进一步推导出玻璃的振动情况。
此外，激光多普勒效应也可以用于检测玻璃的振动。
当物体振动时，测振系统会以不同的速度移动，随后系统通过发射激光束，并收集反射回来的激光束来测量这种速度的变化。
移动的物体会改变反射激光的频率，系统再测量这种频率的变化就能获得物体的速度，并进一步获得振动的情况。
总的来说，激光检测玻璃震动的原理基于光学干涉和多普勒效应等技术，具有非接触、高精度、高灵敏度、高响应速度等优点，因此在许多领域得到广泛应用。
光斑轨迹探测实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解光斑轨迹探测的基本原理和实验方法。
2. 掌握使用光斑轨迹探测仪进行实验操作的方法。
3. 分析光斑轨迹在实验过程中的变化规律，并探讨其应用。
二、实验原理光斑轨迹探测实验是通过测量光斑在探测面上的移动轨迹，来分析光斑的传播特性。
实验中，光斑轨迹探测仪将光斑的移动轨迹转化为电信号，通过数据采集系统进行记录和分析。
实验原理如下：1. 光斑轨迹探测仪由光源、光学系统、探测面、数据采集系统等组成。
2. 光源发出的光束通过光学系统，形成光斑。
3. 光斑在探测面上移动，通过光电转换元件将光信号转换为电信号。
4. 数据采集系统采集电信号，并通过软件进行处理，得到光斑轨迹。
5. 分析光斑轨迹的变化规律，研究光斑的传播特性。
三、实验仪器与设备1. 光斑轨迹探测仪2. 光源（如激光器）3. 光学系统（如透镜、反射镜等）4. 探测面（如感光胶片、光电探测器等）5. 数据采集系统6. 计算机四、实验步骤1. 准备实验仪器和设备，检查仪器是否完好。
2. 将光源、光学系统、探测面和数据采集系统连接好。
3. 设置实验参数，如光源功率、探测面尺寸等。
4. 开启光源，调整光学系统，使光斑在探测面上移动。
5. 启动数据采集系统，记录光斑轨迹数据。
6. 关闭光源，整理实验数据。
7. 分析光斑轨迹数据，研究光斑的传播特性。
五、实验数据及分析1. 实验数据实验过程中，记录了光斑在探测面上的移动轨迹，并进行了如下分析：（1）光斑轨迹呈现一定的规律性，随着光斑在探测面上的移动，轨迹的形状、长度和宽度等参数发生相应变化。
（2）光斑轨迹的形状与光学系统的设计有关，如透镜的焦距、反射镜的曲率等。
（3）光斑轨迹的长度和宽度与光源功率、探测面尺寸等因素有关。
2. 分析（1）光斑轨迹的规律性表明，光在传播过程中，光束的形状、方向和位置都会受到光学系统的影响。
（2）光斑轨迹的变化规律可以用来分析光学系统的性能，如聚焦效果、光束发散程度等。
带USB接口的光斑位置漂移检测校正系统设计
①［二二Ｕ 二二二 二二二 检测 。光斑检测装置如 图 ３所示 ： 由可感紫外光的 光电二极管① 、 滤光片② 、 带孔金属板③ 、 能量衰减
片和外框④组成。激光束⑤穿过带孔金属板③上的 针孔⑥ ， 经过能量衰减和滤光片②滤光， 照射到光电 二极管①上， 电二极管①将光强转化为电压数据 ， 光
光 强 的变化 引起 光 电二 极管 输 出 电压 的变 化 。根据
②［＝口 ＝＝ ＝＝
强点 ， 读取该点 的传感器输出电压 Ｕ ０ ０ ； （ ，） ２ 移动光束到（ ， ） ， ） ０ １ 点 读取传感器输出电压
Ｕ（ ， ） ０１；
３ 按照如 图 ４ ） 所示 扫描轨迹， 依次移动光束 ， 进行矩阵扫描与数据采集 ， 读取传感器输出， 得到 ｕ （ ，） ……， ｎ ｎ 共计 ｎ× ００ ， ｕ（ ， ） ｎ个 电压输 出， 存人 计算机 ， 电压值分布图如图 ５ 所示 ； ４ ）对所得 电压数据。进行适 当的数学处理分 析， 去除不合理值 ， 克服随机误差。再通过数学插值 等算法计算出激光光斑 能量中心和光斑 中心对应的
图 ２ 激 光 光 斑 检 测 系统 结 构
１ １ 光 斑检 测装 置设 计 ．
在一般的激光应用领域 ， 通常采用高精度的线 阵光 电探测器或面阵光 电探测器来测量激光光斑的 光强分布和轮廓位置 。如常用一 维或二维位敏 ３ Ｊ 传感器 Ｐ Ｄ来检测光斑位置 ， Ｓ 用线阵或面阵 Ｃ Ｄ器 Ｃ 件来检测光斑的能量分布。这些器件通常由许多个 传感单元组成一个 阵列 ， 结构复杂 ， 器件 的成本较 高 。还 有一 种用 于 激光 光 斑 的 空 心探 针 扫 描 法 Ｊ ， 这种方法需要空心探针的高速旋转运动和平动台的 图１ 光固 化成形系统 平动 ， 实现结构 比较复杂 ， 主要用 于大功率激光 的 检测 。 本文提出根据光固化快速成形系统的特点和要 求， 利用二维振镜扫描系统光斑偏移到光电传感器
光固化成形系统激光光斑位置漂移校正研究
万方数据
光斑位置漂移校正方法 周期性地检测光 斑 的 位 置 可 以 得 到 扫 描 系 统 当 前 的 漂 移误差。通过单个 传 感 器 的 检 测 即 可 得 到 振 镜 系 统 的 零 点 漂移， 通过两 个 对 角 的 传 感 器 即 可 测 得 扫 描 系 统 的 增 益 误 差。
-.
莫健华等： 光固化成形系统激光光斑位置漂移校正研究 《激光杂志》 （ W3F 2 !. 2 L3 2 # 2 !’’-） !’’- 年第 !. 卷第 # 期 IK4S1 JUV1LKI 计算机发出指令控制振镜动作， 将激光光斑打到传感器 上对光斑进行检测， 得 到 激 光 光 斑 每 一 点 的 光 强 值， 并记录 在计算机的存储 器 中。 然 后 由 光 斑 校 正 程 序 对 这 些 数 据 进 行处理， 得到激光光斑的能量中心 对 应 的 坐 标 值。 判 断 是 否 出现扫描系统漂移。如果存在位置漂 移， 可以利用适时检测 得到的光斑中心位置 对 应 的 坐 标 值 对 以 前 的 旧 坐 标 值 进 行 修正， 得到新的坐标值， 计算机重新 发 出 修 正 后 的 新 的 指 令， 使激光光斑打到正 确 的 位 置， 从 而 校 正 了 光 斑 的 位 置 漂 移， 使加工时产生的层间位置误差消失。 在 制 作 过 程 中， 每隔一 层或多层在零什截 面 扫 描 完 毕 后， 运 行 光 斑 漂 移 校 正 程 序， 执行上述光斑位置校正过程， 对下一层 的 扫 描 进 行 补 偿 和 校 正。
在快速成形系统中， 控制振镜动作 的 计 算 机 指 令 坐 标 为 工作平面内的坐 标 值。 而 传 感 器 所 处 的 位 置 为 与 工 作 平 面 分离的聚焦球面， 其 坐 标 系 与 工 作 平 面 内 的 坐 标 系 不 统 一。 （ "， 激光光斑漂移校正 过 程， 首先计算机发出坐标值为 ! #） 的指令控制振镜将激光光斑打到传感器 上， 如 图 ! $ 所 示， 无 过预设参考点 %， 位于传感器小孔 漂移时此光束 （激光束 " ） 中心， 光束的延长线 与 工 作 平 面 交 于 ! 点， ! 点的坐标与控 制指令坐标一致。若光斑位置出现漂 移， 计算机发出同样的 坐标 指 令 ! 时， 传感器测量得此时的光斑中心不在 % 点而 （激光束 !） 。则此时光束的延长 线 与 工 作 平 面 交 漂移到点 & 于点 ’ （ (， 。显然， 振镜的漂 移 所 导 致 的 误 差 为 工 作 平 面 )） 中 ’ 到 ! 点的距离， 而传感器所能检测的漂移为安装平面上 尺间的距离。若将传感器检测到的 漂 移 误 差 直 接 当 作 的 &， 系统漂移误差补偿 到 工 作 平 面， 必 然 导 致 错 误 的 校 正 结 果。 因此， 要补偿工作平 面 上 的 漂 移 误 差， 需要将传感器检测结 果变换到工作平面。校正方法实现如下： 为了进行校正， 需 要 根 据 两 次 测 得 的 光 斑 中 心 位 置， 确 定以下 # 个变量： *+,-./0 $ &.1 ) 分别为 传 感 器 " 本 次 测 量 *+,-./0 $ &.1( ， 的 (， 方向光斑中心 坐 标， *+,-./0 $ %+2) 分 别 ) *+,-./0 $ %+2( ， 为 传感器 " 小孔中心位置 ( ， ) 方向的坐标。传感器 ! 同理。 令 !3 % *+,-./0 $ &.1 ( $ *+,-./0 $ %+2( !$ % *+,-./0 $ &.1 ) $ *+,-./0 $ %+2) 由于已知 % 处的坐标为 （ 3， ， 则 & 处的坐标为 （3 $， 4） & !3 ， $ & !$ ， 4） 又由于光源 5 处 的 坐 标 已 知 为 （’， ， 点 5， ’， 2） &， ’ 共 线， 设 ’ 点坐标为 （ (， ， 则： )， ’） 3 6 !3 $ 6 !$ 2 8 4 7 7 ( ) 2 （ （ 2 3 6 !3 ） 2 $ 6 !$ ） （(） 得： ( 7 ) 7 2 8 4 2 8 4 同理， 已知传感器 ! 处 !9 坐标为 （ "9 ， ， 可得相应位置 #9 ） （ (9 ， ’9 的坐标 )9 ） 则 ( 向零点漂移为： （ 2 3 6 !3 ） （#） :.( 7 ( 8 " 7 8 " 2 8 4 ) 向零点漂移： （ 2 $ 6 !$ ） （*） :.) 7 ) 8 # 7 8 # 2 8 4 + 向增益漂移： （ (9 8 ( ） （,） : ;( 7 "9 8 " ) 向增益漂移： （ )9 8 ) ） （-） : ;) 7 #9 8 # 因此， 校正后的新指令位置 ,+1( ， ,+1) 即可通过 下 式 得 到： （.） ,+1( 7 .0<( ・ : ;( 6 : .( （/） ,+1) 7 .0<) ・ : ;( 6 : . ( 其中 .0<( ， .0<) 为校正前的指令位置。
常见激光光斑中心检测方法的比较
常见激光光斑中心检测方法的比较激光光斑中心检测方法是在工业生产和科学研究领域中非常重要的一项任务，该任务主要是为了确定激光器的准确位置和方向，以确保设备的正常运行。
本文将分析并比较常见的激光光斑中心检测方法，包括视觉法、干涉法和CCD法，以及它们的适用范围和优缺点。
视觉法是最常见的一种激光光斑中心检测方法，该方法使用摄像机来捕捉激光光斑的图像，并通过处理图像来确定光斑的中心。
视觉法的主要优点是简单易用，成本低廉，同时适用于各种光斑形状和尺寸。
但是，视觉法受到光线强度和背景噪声的影响，对于光线强度不均匀或者背景噪声较大的情况，视觉法的准确性会受到一定的限制。
干涉法是另一种常见的激光光斑中心检测方法，该方法基于激光光斑与参考光的干涉效应来确定光斑的中心位置。
干涉法的优点是高精度和高灵敏度，适用于要求较高的光斑中心检测任务。
然而，干涉法需要使用干涉仪等专用设备，设备成本较高，并且对环境要求较高，需要保持稳定的光路和环境。
CCD法是一种基于CCD传感器的激光光斑中心检测方法，该方法使用CCD传感器来捕捉激光光斑的图像，并通过处理图像来确定光斑的中心位置。
CCD法的优点是灵敏度高，适用于各种光斑形状和尺寸，并且可以实时监测光斑的变化。
然而，CCD法受到CCD传感器本身的噪声和非线性等因素的影响，对于高精度的光斑中心检测任务，可能需要进行额外的校准和调整。
综上所述，常见的激光光斑中心检测方法包括视觉法、干涉法和CCD 法，它们各有优缺点和适用范围。
视觉法简单易用，成本低廉，适用于各种光斑形状和尺寸；干涉法高精度和高灵敏度，适用于要求较高的光斑中心检测任务；CCD法灵敏度高，适用于各种光斑形状和尺寸，并且可以实时监测光斑的变化。
选择合适的激光光斑中心检测方法需要根据具体的应用场景和要求来进行综合考虑，权衡各种因素，以获得最佳的检测效果。
半导体激光器近场光斑测试方法
半导体激光器近场光斑测试方法我折腾了好久半导体激光器近场光斑测试方法，总算找到点门道。
一开始的时候，我真是瞎摸索。
我就知道要找能检测光斑的设备，首先想到的就是用CCD相机。
我把半导体激光器一打开，就对着CCD相机，心想着这应该能行吧。
结果拍出来的图像那叫一个模糊啊，根本就看不清光斑到底啥样。
后来我才意识到，这距离没调好。
这个距离就像是拍照对焦一样重要。
要是离得太近，光斑可能就太大超出相机视野了，要是离得太远，又啥都看不到了。
我还试过在不同的环境光下测试。
我开始觉得暗一点应该好，就把房间弄成黑乎乎的。
但黑到啥都看不见啊，操作相机的时候都不方便。
然后我又想着亮点也许行，结果环境光太亮了，干扰了光斑，照片上白茫茫一片全是杂光。
有一次我调整了CCD相机的分辨率，我以为分辨率越高肯定就越能清晰看到光斑。
我满怀期待地拍下照片一看，得嘞，还是不行。
这个时候我突然就明白了，没有合理设置曝光时间啊。
曝光时间要是太长，光斑就过度曝光变得很模糊；要是太短，又黑漆漆的啥也没有。
这个曝光时间就好比我们眨眼睛的速度，眨太快和太慢都不行。
我不断尝试不同的曝光时间，从长到短一个个试。
还有，放置激光器的时候我都没注意稳定性。
有时候桌子稍微一震，拍出来的光斑就变形了。
这就好像盖房子，地基不牢哪能行呢。
所以后来我都把激光器放在那种特别稳的台子上。
后来我还发现做好遮光也是非常重要的。
周围的光线只要有一点点漏进来，光斑的边界就不清晰了。
我就跟防贼似的，把周围全部用黑色纸板遮起来。
这样再次测试的时候，就比之前清晰好多了。
反正啊，要测试半导体激光器近场光斑，相机的设置要仔细琢磨，环境的干扰也要尽量排除，激光发射源也要放置稳定，这几个方面缺一不可。
不过说真的，我感觉我还有好多地方没搞透，可能还得继续试验下去。
比如说不同类型的半导体激光器可能在一些细微的测试设置上还有区别，这个我还不确定，只能摸着石头过河继续探索。
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制 了激 光器 准直 ｌ精度 的进 一 步提 高 ， ＿ ３ 影响 了其 在 实 际 中的运用 。 因此 ， 必要 测 出该偏 移量 ， 有 以便 对 其进 行控 制 。 为此 ， 本文 提 出一个 光斑 检测 系统 ， 通
过接 收 并 处 理照 射 到 Ｃ Ｄ光 敏 面 上 的 激光 光 斑 ， Ｃ
ｓ ｏ ｄ ｉｔ ａ ｂ ｃ ｉ ｖ ｄ． Ｔｈｅ ａ ｕｎ ｈ ｉｔ ｉ ｐ ｔ ｒｆ ｃ ｎ ｅ ａ ｈ ｅ ｅ ｍｏ ｔ ｏｆ ｔ ｅ ｄｒｆ ｎ Ｘ ｄ ｒ ｃ ｉ ｎ，Ｙ ｉｅ ｔｏ ｎ ｎ ｓ ａ ｉｌ ｉｅ ｔｏ ｄ ｒ ｃ ｉ ｎ ａ ｄ ｉ ｐ ｔａ ａ ｌ ｃ ｎ ｅ ｂｔ ｎｅ ｔ ｏ ｈ ｅ ｍｅ ｒｃ ｌ ｎｇ ｅ ａ ｂ ｏ ａｉ ｄ ｈｒ ｕｇ ｇ ｏ ｔ ｉａ ｏｐ ｉｓ Ｔｈ ｒ ａ ｏｎ ｈａ ｃ ｕ ｅ ｔ ｂｅ ｔｃ ． ｅ ｅ ｓ ｔ ｔ ａ ｓ ｓ ｈｅ ａｍ ｄ ｉｔ ｓ ｒｆ ｉ ａ ａ ｙｚ ｄ． Ｔｈ ｒ ｓ ｔ ｈ ｎｌ ｅ ｅ ｅ ｕｌ ｓ ｏｗｓ ｈ ｔ ｈ ｄｉｅ ｔｏｎ ｆ ｈ ｅ ｅ ｇｅ ｔ ｅ ｍ ｆ ｏ ｔ ａ ｔ ｅ ｒ ｃ ｉ ｏ ｔ ｅ ｍ ｒ ｎ ｂ ａ ｒ ｍ Ｈｅ Ｎｅ ａ ｅ ｉ — ｌｓ ｒ Ｓ ｉ ｆｕｅ ｅ ｍａ ｎｌ ｅ ｎ ｌ ｎｃ ｄ ｉ ｙ ｂｙ ｔ ｍｐｅ ａ ｕｒ ｒ ｔ ｅ，ｖｉ ｒ ｔｏｎ，ａ ｒ ｄｉｔ ｒ ａ ｅ ａ ｄ ａ ｅ ｔ ｕ ｔ ｒ ． Ｔｈｅ ｙｓ ｅ ｂａｉ ｉ ｓ ｕ ｂ ｎｃ ｎ ｌｓ ｒ ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ ｓ ｔ ｍ ｃ ｎ ａ ｃ ａ ｅ ｙ ｍｅ ｓ ｅ ｔ ａ ｅ ｅ ｍ ｉｔ ａ ｄ ｔ ｅ ｃ ｔ ｏ ｆｔ ｅ ｍ ｒｆ Ｓ ｉ ｌ ｍ ｅ ｅ ａ ｃ ｕｒ ｔ ｌ ａ ｕｒ ｈｅ ｌ ｓ ｒ ｂ ａ ｄｒｆ ｎ ｈ ｏｎ ｒ ｌｏ ｈｅ ｂ ａ ｄ ｉｔｉ ｍｐ ｅ ｎｔ ｄ．
当激光 照射 到 Ｃ Ｄ 光敏 面上 时也 会形 成 一定 Ｃ 的强度 分 布 。通 过 Ｃ Ｄ 接后 续 图像 处 理 系统 ｌ对 Ｃ ＿ ４ 光 敏 面上 激 光光 斑 的 ２ ６色 灰 度 图进 行 数 字 图 像 ５ 进 行处 理 ， 出该 光 斑 的 中心 位 置及 光 斑 的 漂移 。 求 以 Ｃ Ｄ 光 敏 面 上 激 光 光 斑 的强 度 分 布 为 研 究 对 Ｃ
收 稿 日期 ： ０ ６０ — ２ 修 回 日期 ： ０ ６ ０ — ０ ２ ０ —５１ ； ２ ０ — ７２ 作 者 简 介 ： 春 阳 （９ ０ ）男 ， 北 当 阳 人 ， 防科 技 大 学硕 士研 究 生 ， 要 从 事 光 电检 测 与 控 制 方 面的 研 究 工 作 。 — ｉ 王 １８ 一 ， 湖 国 主 Ｅ ｍａ ｌ
ｌ ｓ ｒｂｅ ｍ ｓ ｍｅ ｓ ｅ ａ ｅ ａ ｉ ａ ｕｒ ｄ．Ｗ ｉｈ ａ ＣＣＤ ａ ｒ ｎｄ ａ ｆ ａ ａ ｂｅ ｏ ｃ ｐ ｕｒ ｈ ａ ｅ ｐ ，ｔ ｔ ｃ ｍｅ ａ ａ ｒ ｍｅ ｇｒ ｂ ｒ ｔ ａ ｔ ｅ ｔ ｅ ｌ ｓ ｒ ｓ ｏｔ ｈｅ
维普资讯
第２ ８卷 第 ２期
２０ ０ ７年 ３月 文章 编 号 ： ０ ２ ２ ８ ２ ０ ） ２ ０ ０ — ４ １ ０ — ０ ２（ ０ ７ ０ — ２ ５ ０
应 用 光 学
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＡｐ ｌ ｄＯｐ ｉｓ ｏ ｒ ａ ｏ ｐｉ ｔ ｅ ｃ
字 图像 进行 处 理 ， 出光斑 漂移 的 大 小； 外 ， 用 几何光 学方 法得到 了激 光 光 束在 ｘ 方 向、 方 得 另 利 ｙ 向以及 空 间立体 角上 的漂移 大 小 。分析 了 引起 光束 漂移 的原 因。结果表 明 ： — ｅ激 光 器 出射 光 ＨｅＮ
束 的指 向主要 受 温度 、 环境振 动 、 气扰 动 和激 光 器 自身结构 的影响 。 系统能 准确地 测 量 出激 光 空 该 器 出射光 束 的漂移 大 小 ， 实现 光束 漂移 的控 制 。
Ｖｏ ． ８ １ ２ ，Ｎｏ ２ ．
Ｍ ａ ． ２ ０７ ｒ． ０
激 光 光 斑 漂 移 的检 测
王 春 阳 ，李金 石
（ 国防 科 技 大 学 光 电科 学 与 工程 学 院 光 电 工 程 系 ， 沙 ４ ０ ７ ） 长 １ ０ ３
摘 要 ： 针 对 激 光 光 斑 漂 移 设 计 了一 套 光 斑 漂 移 检 测 系统 。利 用 该 系统 实 现 了对 ＨｅＮｅ激 光 器 — 出射 光 束 漂 移 的检 测 。它 采 用 Ｃ Ｄ 摄 像 头 和 图像 采 集 卡 采 集 激 光 器输 出 光 斑 ， 过 专 门软 件 对 数 Ｃ 通
Ｋｅ ｒ ｙ ｗｏ ｄｓ： Ｈ ｅ Ｎ ｅ Ｌａ ｅ — ｓ ｒ；ＣＣＤ ａ ｅ ａ； ｌ ｓ ｒｓ ｏ ｒｆ ；ｉ ａ ｒ ｅ ｓ ｎ ｃｍ ｒ ａ ｅ ｐ ｔ ｄ ｉｔ ｍ ｇｅ ｐ ｏｃ ｓ ｉ ｇ
引 言
激光 光束 由于其 良好 的单 一方 向性 、 高亮 度及 高稳 定性 等优点 ， 被作 为测 量基 准广 泛应用 于 超 常 精密 加工设 备及 测量 设备 中ｌ 。 由于激 光器 受其 ＿ 但 １ ］ 本身 的热 变形 、 环境 振动 和空 气扰 动 等 因素 的影 响， 出射 的激 光 束 在传 播 过 程 中常 会 产 生漂 移 ， 限
置 。该信 号经 图像 采集 卡采 集 ， 得 数据 被送 人 ］ 所 计 算机 中进 行处 理 ， 而可 求得 光斑 的漂移 量 。 从
通 过 编 制软 件 可 以对 光 斑进 行 实 时 采集 和 处 理 ， 在监视 器 中可很 直观地 看 到光斑 中心 位置 的 并
变 化 和 其 漂 移 量 的 大 小 （ 图 ２所 示 ） 如 。
（ ｌｅ Ｃｏ ｌｇｅ ｏｆＰｈｏ ｏｅｅ ｔ ｉ ｉｎｃ ｔ ｌｃ ｒｃ Ｓｃｅ ｅａｎｄ Ｅｎｇ ｎ ｅｒｎｇ，Ｎ ａ ｉ ｉｅ ｉ ｔｏｎａ ｎｉ ｅ ｓ ｔ ｌＵ ｖ ｒ ｉｙ ｏｆＤｅｆｎｓ ｃ ｏｌ ｇｙ，Ｃｈ ｎｇｓ ａ ４１ ０７ ｅ ｅ Ｔｅ ｈｎ ｏ ａ ｈ ０ ３， Ｃｈｉ ａ） ｎ
Ｆｉ ２（ ｇ． ｂ）
采集 点 数
图 ２ ｂ 光 斑 采 集 与 分 析 软 件 绘 图 显 示 页 面 （）
Ｄｒ ｗｉ ｇ ｐ ｇｅ ｏ ｎ ｙｓｓｓ ｔ ｒ ｏ ａ ｎ ａ ｆ ａ ａｌ ｉ ｏｆｗａ ｅ ｆ ｒ ｌｓ ｒ ｓ ｔｃ ｌ ｃ ｉ ｎ ａ ｅ ｐｏ ｏｌｅ ｔｏ
躲
艟
输 出端 到 Ｃ Ｄ光敏 面 的距 离为 ｚ则 光束 在 空间 立 Ｃ ，
体 角上 的漂移 为
ｔｎ ａ 一 Ａｐ／ １ （） ３
懈
鞭
２ 检 测 系统 的构 成
如图 １ 所示 ， 检测 系统 由激 光器 、 反射率 的衰 高
减 片、 Ｃ 摄像机、 Ｃ Ｄ 图像采集处理器及计算机组成 。
ｌ ｎ ｓｉ ７
（） １
号 的大小 对应 于该 光敏像 元上 图像 的光强 ， 信号 输 出的 时序 对 应 于该 光 敏 像 元 在 Ｃ Ｄ 上 的 空 间 位 Ｃ
式 中 ： （ ， ｚ 表 示 场 点 的 柱 坐 标 ； 一 （ ） ｒ ， ） ｚ； （ｒ／ ） ２ 为缔合 拉 盖尔多 项式 。
Ａｂ ｔ ａ ｔ： Ａ ｙｓ ｅ ｆ ｅ ｓ ｒｎｇ ｔ ｉｔ ｏｆｌ ｓ ｒ ｓ ｔ ｉ ｓ ｇ ｄ ａ ｄ ｔ ｅ ｄｒｆ ｅ Ｎ ｅ ｓｒ ｃ ｓ ｔ ｍ ｏｒ ｍ ａ ｕ ｉ ｈｅ ｄｒｆ ａ ｅ ｐｏ ｓ ｄｅ ｉ ｎｅ ｎ ｈ ｉｔ ｏｆａ Ｈ —
关 键 词 ： Ｈｅ Ｎｅ激 光 器 ；ＣＣＤ 摄 像 机 ；光 斑 漂 移 ； 像 处 理 — 图
中图分类号 ： ＴＮ２ ７ ４ 文献标志码 ： Ａ
Ｄｅ ｅ ｔｏ ｆ ｌ ｓ ｒ ｓ ｏ ｉ ｔ ｔ ｃ ｉ ｎ ｏ ａ ｅ ｐ ｔｄｒ ｆ
Ｗ ＡＮＧ ｕ — ａ ｇ， Ｌ ｉ— ｈ Ｃｈ ｎ ｙ ｎ ｉ ｎｓｉ Ｊ
采集 光敏 面上 光斑 的图像 ， 通过 （ ） ， 可求 出 它 ２式 便 在不 同时刻 的 中心位 置 ， 而检 测 出该激 光光 斑在 从
光敏 面 内的漂移 量 △ 户。最 后 根据 几何 光学 方法 即 可 求 出激光 光束 在空 间立体 角 上 的漂 移 。 实 际 出 设 射 光 束 的方 向 与基 准光 轴 方 向的夹 角 为 ０ 激光 器 ，
象 ， 取 一 定 的 阈值 ， 对 阈值 范 围 以 内 的像 素点 选 并 以求 质心 的方式 求 出光斑 的 中心位 置 。 光 敏面上 设 任意 一像 素点 的位 置为 Ｐ， 强为 ， 则 该 光斑 的 中 光 ，
心 位 置 可 表 示 为
∑ Ｐ Ｉ
户¨ 一 （） ２
乙 １
Ｘｉｇ ｕ ６ ７ １ ３ ｃ ｍ ｎ ｙ ｎ ２＠ ．ｏ ６
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・２ ６・ ０
应用光学
２ ０ ，８ ２ ０７２（）
王 春 阳 ， ： 光 光 斑 漂 移 的 检 测 等 激
， ｒ ，） ７２ ）一 ｛， （， ｚ 一Ｌ （ｒ ｅ ／
ｆ ’
由此 可知 ， 只要 以一 定 的时 间间隔 连续 不断地
图 ２ ａ 光 斑 采 集 与 分 析 软 件 的 主 页 面 （）
Ｆｉ ２（ Ｍ ａ ｎ ｐａ ｅ ｏｆｌ ｓ ｒ ｓ ｔｃ ｌｅ ｔｏｎ ｇ． ａ） ｉ ｇ ａ ｅ ｐｏ ｏ ｌ ｃ ｉ
ａｎ ｎａ ｙ ｉ ｏｆ ｗａｒ ｄ ａ ｌ ｓｓ ｓ ｔ ｅ
ｄｉ ｔ ｌｉ ａ ｓ ｔ ａ ｓ ｅ ｒ ｄ ｔ ｐｅ ｉ ｌｓ ｔ ａ ｅ ｆ ｕ ｔ ｒ ｐ ｏｃ ｓ ｉ ｇ， ｔ ｅ ａ ｏｕ ｆ ｔ ｅ ｌ ｓ ｒ ｇｉａ ｍ ｇｅ ｉ ｒ ｎ ｆ ｒ ｅ ｏ ｓ ｃａ ｏｆｗ ｒ ｏｒ ｆ ｒ ｈｅ ｒ ｅ ｓ ｎ ｈ ｍ ｎｔ ｏ ｈ ａ ｅ
实验 所用 的Ｃ Ｄ为 １ ２ ｍ 黑 白低 照度 高解 Ｃ ． ７ｃ