[发明专利]一种激光光斑尺寸边缘轮廓线绘制方法

说明书

本发明公开了一种激光光斑尺寸边缘轮廓线绘制方法，先求取激光光斑质心位置并以质心为坐标原点O'建立直角坐标系，通过求解θ_i角度对应各有效像元(x'_a，y'_b)到过坐标原点O'且角度为90°+θ_i直线的位移d_iab及激光光斑尺寸ω_θi，从而获得θ_i角度方向对应的激光光斑尺寸边缘轮廓点的坐标(x_θi，y_θi)，通过连接不同θ_i角度方向的激光光斑尺寸边缘轮廓点，从而绘制出一个激光光斑尺寸边缘轮廓线。本发明通过连接各个边缘轮廓点绘制出光斑尺寸边缘轮廓曲线，直观地反映出激光光斑尺寸的几何形状。

技术领域

本发明涉及一种激光光斑尺寸边缘轮廓线绘制方法，属于激光技术领域。

背景技术

在激光器的设计、制造和应用中，对垂轴截面内激光光斑参数是评价激光光斑质量的重要指标，激光光斑尺寸边缘轮廓线能够直观地反映出激光光斑的几何形状。目前，绘制激光光斑尺寸边缘轮廓线方法主要有两种形式：一种是以光斑光强最大值的1/e2作为阈值进行提取，以大于此阈值的光斑尺寸边缘线作为光斑尺寸边缘轮廓；另一种是采用光强二阶矩法，求取X方向或同时求取X方向和Y方向的光斑尺寸，进而进行光斑尺寸边缘轮廓的圆拟合或椭圆拟合。由于1/e2计算光斑的方法无法满足ABCD定律，于是，国际标准化组织(ISO)在ISO11146文件中明确将二阶矩法作为推荐的光斑尺寸求取方法。此外，激光器输出光束的垂轴截面内光斑并非总是圆形或关于X和Y方向对称，因此，采用圆拟合或椭圆拟合无法客观真实地反映激光光斑尺寸的边缘轮廓。

发明内容

针对现有光斑尺寸边缘轮廓线绘制方法的不足，本发明的目的在于提出一种激光光斑尺寸边缘轮廓线绘制方法，通过光强二阶矩方法求解激光光斑图像任意角度方向的光斑尺寸边缘轮廓点位置，连接各边缘轮廓点获得光斑尺寸边缘轮廓线，科学全面反映激光光斑的空间特性。

如附图1所示，本发明提供的一种激光光斑尺寸边缘轮廓线绘制方法，包括以下步骤：

步骤一、获取一幅像元数宽度W、像元数长度H的激光光斑图像；所述的图像无背景噪声，且图像中无饱和的像元；以所述的图像左上角为原点O，水平向右方向为x轴正方向，竖直向下方向为y轴正方向建立直角坐标系xOy；提取所述图像中每个像元的坐标值(x_a，y_b)及对应的光强值I(x_a，y_b)；

步骤二、利用公式(1)和公式(2)计算出激光光斑质心O'的坐标位置(x_c，y_c)；

步骤三、以所述的质心O'为坐标原点，选取水平向右方向为x'轴正方向，竖直向上方向为y'轴正方向，建立直角坐标系x'O'y'；

步骤四、利用公式(3)计算直角坐标系x'O'y'下每个像元的坐标(x'_a，y'_b)，提取每个像元对应的光强值I(x'_a，y'_b)；

步骤五、在直角坐标系x'O'y'下，设一过坐标原点O'且角度为90°+θ_i的直线方程式为：

k_ix'+y'＝0 (4)