[发明专利]基于对称离焦双探测器的自聚焦激光扫描投影方法

权利要求书

1.一种基于对称离焦双探测器的自聚焦激光扫描投影方法，其特征在于：

首先，在分光棱镜(3)的标定反射光光路上设置对称离焦双探测器光强探测模块(17)；在所述对称离焦双探测器光强探测模块(17)中，在标定光分光棱镜(18)的透射、反射光路上各配备一组汇聚物镜(14)和光电探测器(15)，两个光电探测器(15)的感光面分别位于各自对应的汇聚物镜(14)偏离像方焦点-ΔZ处和+ΔZ处；根据两个光电探测器(15)各自探测的光强电信号分别建立标定反射光-ΔZ离焦轴向光强响应曲线(1)和+ΔZ离焦轴向光强响应曲线(2)；两个光电探测器(15)的输出端分别连接到测量控制模块(6)的两个模拟信号输入端；测量控制模块(6)的调焦驱动信号输出端连接到聚焦模块(2)中的精密位移机构(8)；

其次，由测量控制模块(6)将-ΔZ离焦轴向光强响应曲线(1)和+ΔZ离焦轴向光强响应曲线(2)的光强信号逐点相减，获得差分轴向光强响应曲线(3)，以差分轴向光强响应曲线(3)为控制信号动态反馈控制扫描激光的聚焦，由测量控制模块(6)向聚焦模块(2)发送反馈控制信号，控制其中的精密位移机构(8)实现扫描投影激光光斑的轴向自聚焦，当差分轴向光强响应曲线(3)的斜率达到最大值，完成扫描投影激光光斑的聚焦调整；

第三，由测量控制模块(6)将-ΔZ离焦轴向光强响应曲线(1)和+ΔZ离焦轴向光强响应曲线(2)的光强信号逐点相加，获得加和轴向光强响应曲线(4)；在投影承接区域(10)内非规则布设若干背向反射合作目标(11)，导入背向反射合作目标(11)的O-X^OY^OZ^O坐标；由测量控制模块(6)发送的扫描驱动信号通过驱动双轴扫描振镜(4)中的两个精密转角机构(9)分别驱动双轴扫描振镜(4)中的垂直扫描镜(12)和水平扫描镜(13)，扫描背向反射合作目标(11)反光区，由测量控制模块(6)记录双轴扫描振镜(4)扫描所述反光区各个位置时由两个光电探测器(15)各自探测的光强电信号，经过计算处理得出反光区中心位置，再将该中心位置与获得该中心位置光强电信号时的垂直扫描镜(12)和水平扫描镜(13)各自的偏转角度值结合，完成一个背向反射合作目标(11)中心位置的高精度扫描定位；重复上述背向反射合作目标(11)反光区的扫描过程，逐一对每个背向反射合作目标(11)的反光区进行扫描和定位；根据获得的若干组坐标值和角度值，建立双轴扫描振镜(4)的投影坐标系与待投影工件三维CAD数模的数模坐标系的坐标转换矩阵，并解算出所述投影坐标系与所述数模坐标系之间的转换关系；

最后，完成待投影工件的三维外形轮廓在投影承接区域(10)的激光扫描投影。

2.根据权利要求1所述的基于对称离焦双探测器的自聚焦激光扫描投影方法，其特征在于，在汇聚物镜(14)与光电探测器(15)之间的光路上加入点探测针孔(19)，实现标定反射光点照明光电探测器(15)感光面，消除杂散光干扰，提高标定反射光的光束质量。

3.根据权利要求1所述的基于对称离焦双探测器的自聚焦激光扫描投影方法，其特征在于，扫描背向反射合作目标(11)反光区的扫描方式为逐行扫描、逐列扫描或者先逐行扫描/逐列扫描再逐列扫描/逐行扫描。

4.根据权利要求1所述的基于对称离焦双探测器的自聚焦激光扫描投影方法，其特征在于，完成待投影工件的三维外形轮廓在投影承接区域(10)的激光扫描投影的具体过程为：将待投影工件三维CAD数模导入到测量控制模块(6)中，由测量控制模块(6)计算待投影工件三维CAD数模的若干特征点在数模坐标系中的三维坐标值，并根据上述获得的坐标转换矩阵计算与若干特征点对应的若干组扫描投影方位角和俯仰角，驱动双轴扫描振镜(4)精确偏转和快速循环扫描投影待投影工件三维外形轮廓，并在投影承接区域(10)形成激光线框(16)。