[发明专利]一种用线阵CCD测量激光束位置与线宽的检测方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种激光束位置与线宽的检测方法及其装置，尤其涉及一种用线阵CCD测量激光束位置与线宽的检测方法及其装置。 

背景技术

目前做激光线束的位置测量目前主要利用面阵CCD作为信号采集元件，通过面阵CCD来对激光线束进行成像，通过图像采集、数字图像处理，提取激光线束在CCD上的投影位置信息，从而得出激光束的位置和线宽。或通过已开发好面阵CCD对，如监视器等，对激光线束采用摄像方法后人眼观测进行测量。前者开发和应用复杂，而且测量精度较低，只能作为静态检测；后者测量精度很低，人工读数不利于推广和应用。 

线阵CCD具有结构简单，成本较低，并且由于其单排感光单元的数目可以做得很多，在同等测量精度的前提下，其测量范围可以做的较大，并且由于线阵CCD实时传输光电变换信号和自扫描速度快、频率响应高，能够实现动态测量，并能在低照度下工作，所以线阵CCD广泛地应用，目前在产品尺寸测量和分类、非接触尺寸测量、条形码等许多领域应用较多。 

发明内容

为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种用线阵CCD测量激光束位置与线宽的检测方法及其装置。本发明是对线阵CCD在激光位置测量领域的一个新的拓展，及应用线阵CCD测量激光束位置与线宽信息后；可以转化为对位移、长度、角位移等的测量；如应用此方法进行平台的变形和振幅检测，对一字线激光进行线弯曲度检测(如激光线束检测仪)，激光仪器的综合检测，光学不平行度检测，轨道直线度检测、轨道变化量检测等等。 

本发明的技术解决方案是：本发明提供了一种用线阵CCD测量激光束位置与线宽的检测方法，其特殊之处在于：所述方法包括以下步骤： 

1)获取入射激光线束的高斯曲线； 

2)根据高斯曲线对激光束的位置与线宽进行检测。 

上述步骤1)的具体实现方式是： 

1.1)激光线束入射到线阵CCD的感光面上； 

1.2)获取入射激光线束在CCD感光面上的每一象元点的高斯曲线。 

上述步骤2)的具体实现方式是： 

2.1)用每一象元点的高斯曲线所形成的包络的两边沿做激光线束的边缘，并取两边沿内像元点的个数； 

2.2)取两边沿内像元点的个数为激光的相对线宽； 

2.3)取相对线宽的中心作为激光线束的位置中心，以相对线宽的中心对应的象元点的绝对位置为激光线束的位置。 

本发明还提供一种用线阵CCD测量激光束位置与线宽的检测装置，其特殊之处在于：所述装置包括FPGA处理系统和线阵CCD以及电源管理系统；所述线阵CCD与FPGA处理系统连接。 

上述装置还包括放大电路和A/D转换电路，所述线阵CCD通过依次放大电路和A/D转换电路与FPGA处理系统连接。 

上述装置还包括MCU处理系统，所述FPGA处理系统和MCU处理系统连接。 

上述装置还包括电源管理系统，所述电源管理系统分别给FPGA处理系统、线阵CCD、放大电路、A/D转换电路以及MCU处理系统提供电源。 

上述线阵CCD是采用ilx575k器件的线阵CCD，所述FPGA处理系统的芯片为EP1C3T144。 

上述放大电路是采用高速运放LM359的放大电路。 

上述A/D转换电路是采用了tlc5510芯片的A/D转换电路。 

本发提供的一种用线阵CCD测量激光束位置与线宽的检测方法及其装置，通过可编程数字逻辑器件或其它电子器件对线阵CCD驱动，通过测量入射到线阵CCD感光面的位置与线宽的判断，从而得到激光在CCD感光面的绝对位置的光电检测方法。本发明是对线阵CCD在激光位置测量领域的一个新的拓展，及运用这一方法对激光线束的绝对和相对位置检测，以及线束的线宽检测等等；可以转化为对位移、长度、角位移等的测量；如应用此方法进行平台的变形和 振幅检测，对一字线激光进行线直度测量(如激光线束检测仪)，激光仪器的综合检测等等。 

附图说明

图1是本发明基于用线阵CCD测量激光束位置与线宽的检测方法所获取的高斯曲线示意图； 

图2是本发明所提供的用线阵CCD测量激光束位置与线宽的检测装置的结构示意图。 

具体实施方式

本发明的目的是提供一种通过用线阵CCD判断激光线束在CCD感光面的线宽与位置的方法，来确定激光线束在CCD感光面的绝对位置。利用线阵CCD器件，通过可编程数字逻辑器件或其它电子器件对线阵CCD驱动，以获取入射激光线束的高斯曲线，其具体方法如下：