[发明专利]一种点状激光模组调焦检测方法及检测装置

说明书

本发明公开了一种点状激光模组调焦检测装置及其检测方法，通过激光光斑成像系统采集光斑尺寸动态变化参数，记录点状激光模组发射的激光在焦点位置的光斑特征参数，再通过精密位移台设定目标焦距，并进一步得到调焦过程中的光斑特性实时数据与焦点光斑特性的定量化对比与拟合分析结果，能提高点状激光模组通过调节透镜位置得到目标焦距的准确性与一致性、有效防止环境中杂散光变化对调焦精度带来的影响。

技术领域

本发明属于激光粒子计数传感器应用领域，特别涉及一种点状激光模组调焦检测装置及其检测方法。

背景技术

近年来，为改善空气质量，我国不断加大环境整治力度，环境空气中可吸入颗粒物的监测网络建设工作在全国迅速开展，采用光散射法检测空气中颗粒物的小型化传感器由于体积小、重量轻等优势被广泛采用。

激光粒子计数器是上述小型化传感器中的核心部件，其主要工作原理是：小型激光器发出的激光束通过前端透镜组聚焦；空气采样系统采集的大气样本以恒定的流量通过激光束聚焦区域；焦点处的激光照射到颗粒物上发生较强的光散射；置于光路外的光电探测器通过探测散射光的脉冲数量和强度，通过计算后可以得到单位时间内通过激光束焦点处的颗粒物数量与大小，从而计算得到当前大气环境中的颗粒物浓度值。

在光散射法检测空气中颗粒物的小型化传感器中，激光束焦点位置的准确性对其测量一致性会产生较大影响，因此，对点状激光模组的精确调焦是激光粒子计数器的生产过程中关键的一个步骤。常见的基于人工判断的调焦过程一般如下：将点状激光模组固定，再将一漫反射板(红外激光会使用红外显像卡)固定在垂直于激光光束的制定位置，然后调节点状激光模组的透镜位置，并观察漫反射板上激光光斑的大小变化，直到调节到光斑最小为止。

在调焦过程中，调焦准确性和焦距标定一致性是保证激光粒子计数器出厂质量的重要条件。点状激光模组的透镜的光学参数和加工误差是导致调焦准确性问题的关键因素之一。在不同激光模组中，可能采用胶合透镜组、单曲面透镜、双曲面透镜等不同设计方案，这几类透镜的焦距公式各不相同，且由于点状激光光源在生产时已经嵌入模组，像方截距无法准确测量，通过焦点以外的光斑形态和三角几何原理无法准确计算实际焦距；另外由于批量生产的加工误差，每个点状激光模组中的透镜焦距也存在差异，进一步加剧了调焦准确性问题。肉眼判断光斑大小容易受到环境光照、视觉差异等因素影响，导致调焦的一致性无法得到保障。

综上所述，常见的基于人工判断的调焦过程主要存在两个问题：调焦准确性和焦距标定一致性问题，制约了激光粒子计数传感器的大规模生产和应用。

发明内容

本发明目的是针对现有激光粒子计数传感器生产过程中，采用基于人工判断的点状激光模组调焦过程很难保障调焦准确性和焦距调节一致性的问题，提供一种点状激光模组调焦检测装置及其检测方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种点状激光模组调焦检测装置，包括：定位底座、校零精密位移台、调焦精密位移台、激光模组定位夹具、激光光斑成像传感器固定平台、激光光斑传感器、分析记录系统；

其中所述校零精密位移台和调焦精密位移台分别固定在定位底座上；所述校零精密位移台用于带动固定在其上的激光模组定位夹具，所述激光模组定位夹具用于固定点状激光模组；所述调焦精密位移台用于带动固定在其上的激光光斑成像传感器固定平台；

所述激光光斑传感器连接分析记录系统，将采集到的激光光斑图像数据传输给分析记录系统；所述分析记录系统用于对数据进行实时光斑特征参数的分析与记录。

进一步的，校零精密位移台和调焦精密位移台都分别包括上、下滑块和设置在中间连接两者的滑轨，所述下滑块将位移台与定位底座固定，上滑块分别固定激光模组定位夹具或激光光斑成像传感器固定平台。

进一步的，滑轨为两条相互垂直的X轴方向滑轨和Y轴方向滑轨，并在上滑块X轴方向一侧和Y轴方向一侧分别设置有连接滑轨的千分螺杆，用以控制上滑块在X轴方向和Y轴方向的移动。