[发明专利]基于正交精细扫描的微小光斑质心测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光斑的质心测量方法。

背景技术

聚焦的激光光束广泛应用在科学实验和工程项目等领域。实现对微小光斑质心位置的精确测量，是激光引导以及瞄准的前提。因此，对这种微小光斑质心位置的测量有很高的要求。现有的光斑质心测量技术主要可分为以下几类：刀口扫描法、狭缝扫描法、可变光阑法等。但这些方法均无法实现对微小光斑的质心的直接测量。

发明内容

本发明的目的是解决目前无法对微小光斑直接进行质心测量的问题，提供了一种基于正交精细扫描的微小光斑质心测量方法。

基于正交精细扫描的微小光斑质心测量方法，它基于一个光斑测量装置实现，所述光斑测量装置由二维移动架、CCD探测器和数据采集单元组成，所述CCD探测器安装在二维移动架的移动平台上，CCD探测器的电信号输出端连接数据采集单元的信号输入端；

它的具体过程如下：

步骤一、调整二维移动架，将经过聚焦的入射光完全投射到CCD探测器光敏面的某个像元上，数据采集单元显示CCD探测器输出的该单个像元的灰度值，并作为完整的微小光斑产生的灰度值保存，用H₀表示；将此时二维移动架的位置记为P₀；在CCD探测器的光敏面上建立X-Y坐标系，并将该单个像元的中心位置设置为该坐标系的原点；用D₁表示该单个像元的X向尺寸，D₂表示该单个像元的Y向尺寸；

步骤二、调整二维移动架，使所述单个像元沿X轴正向移动，每次移动的步长为d₀，每移动一次记录下此时二维移动架的位置与P₀位置的相对位移量及此时数据采集单元显示的该单个像元对应的灰度值，直至当所述数据采集单元显示的该单个像元对应的灰度值减小为H₀的2％或以下时，停止调整二维移动架；

步骤三、调整二维移动架回到位置P₀，然后再调整二维移动架，使所述单个像元沿Y轴正向移动，每次移动的步长为d₀，每移动一次记录下此时二维移动架的位置与P₀位置的相对位移量及此时数据采集单元显示的该单个像元对应的灰度值，当所述数据采集单元显示的该单个像元对应的灰度值减小为H₀的2％或以下时，停止调整二维移动架，并记录下此时二维移动架的位置与P₀位置的相对位移量；

步骤四、根据已记录的二维移动架的所有相对位移量及其对应的灰度值，计算获得光斑的质心位置。

本发明的基于正交精细扫描的微小光斑质心测量方法的测量过程简单，能够快速准确的测量出入射的微小光斑的质心位置，精度高，可达微米量级。

附图说明

图1为光斑测量装置的结构示意图；图2为具体实施方式一中步骤四一获得的灰度值曲线；图3为具体实施方式一中步骤四二获得的灰度值曲线；图4为执行步骤一后，光斑与CCD探测器的光敏面的单个像元的位置示意图，其中A1为光斑，A2为单个像元；图5为本发明的基于正交精细扫描的微小光斑质心测量方法的流程图；图6为步骤四的流程图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式的基于正交精细扫描的微小光斑质心测量方法，它基于一个光斑测量装置实现，所述光斑测量装置由二维移动架1、CCD探测器2和数据采集单元3组成，所述CCD探测器2安装在二维移动架1的移动平台上，CCD探测器2的电信号输出端连接数据采集单元的信号输入端；

它的具体过程如下：

步骤一、调整二维移动架1，将经过聚焦的入射光完全投射到CCD探测器2光敏面的某个像元上，数据采集单元3显示CCD探测器2输出的该单个像元的灰度值，并作为完整的微小光斑产生的灰度值保存，用H₀表示；将此时二维移动架1的位置记为P₀；在CCD探测器2的光敏面上建立X-Y坐标系，并将该单个像元的中心位置设置为该坐标系的原点；用D₁表示该单个像元的X向尺寸，D₂表示该单个像元的Y向尺寸；