本發(fā)明涉及激光清洗的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及到一種自動(dòng)調(diào)節(jié)焦距的方法。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代激光技術(shù)的成熟，激光加工已經(jīng)進(jìn)入各種行業(yè)領(lǐng)域。其中，激光除銹清洗技術(shù)在大型海洋工程裝備除銹、輪胎模具清洗、文物及公共設(shè)施維護(hù)等領(lǐng)域皆有著廣泛應(yīng)用，具有無(wú)接觸、無(wú)損傷、綠色環(huán)保、可控改變基底表面形態(tài)、較高工作效率等顯著特點(diǎn)。但是，激光技術(shù)在清洗過(guò)程的重要技術(shù)難題也顯現(xiàn)出來(lái)：如何才能很好加深激光的作用域？

我們?nèi)菀装l(fā)現(xiàn)，針對(duì)現(xiàn)代激光處理材料表面的清洗過(guò)程，為了加深激光作用域，焦距的調(diào)節(jié)是至關(guān)重要的一環(huán)。焦距不對(duì)，激光的能量就不能很好地在加工表面聚集，不能達(dá)到預(yù)期效果。現(xiàn)在的焦距調(diào)節(jié)還僅僅是依靠光學(xué)設(shè)計(jì)的技術(shù)，通過(guò)添加或減少光學(xué)鏡片來(lái)實(shí)現(xiàn)焦距的寬作用范圍。因此焦距調(diào)節(jié)范圍很小，可塑性不高，對(duì)一些復(fù)雜的加工零件進(jìn)行清洗的時(shí)候，無(wú)法起很好的作用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種自動(dòng)化和智能化高、解決焦距設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)作用范圍小的問(wèn)題、焦距調(diào)節(jié)范圍大、使激光處理表面清洗技術(shù)更全面、更有效的自動(dòng)調(diào)節(jié)焦距的方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案為：一種自動(dòng)調(diào)節(jié)焦距的方法，包括以下步驟：

(1)激光束高速測(cè)量待測(cè)試物體到鏡片組的距離；

(2)轉(zhuǎn)動(dòng)待測(cè)試物體，使激光束打向物體其他部分；

(3)系統(tǒng)接收距離信息，該距離為此刻鏡片組中心至測(cè)試物體表面的直線距離；

(4)系統(tǒng)通過(guò)設(shè)置好的算法進(jìn)行高速計(jì)算，并返回微調(diào)操作信號(hào)；

(5)系統(tǒng)將微調(diào)操作信號(hào)傳給壓電陶瓷微型驅(qū)動(dòng)器，并判斷是否進(jìn)行微調(diào)操作；

(6)驅(qū)動(dòng)器接收信號(hào)，對(duì)鏡片進(jìn)行微調(diào)，從而改變鏡片組焦距，實(shí)現(xiàn)焦距與測(cè)量值相同；

(7)微調(diào)完成，在移動(dòng)過(guò)后的待測(cè)試物體表面依然形成聚焦的激光點(diǎn)。

進(jìn)一步地，步驟(1)中采用激光相位法測(cè)距。

進(jìn)一步地，鏡片組由四塊不同且順序固定的凹鏡組成，其中，第三和第四鏡片組成復(fù)合透鏡，壓電陶瓷微型驅(qū)動(dòng)器安裝在鏡片的底端，根據(jù)測(cè)量的距離對(duì)各個(gè)鏡片之間的相對(duì)位置進(jìn)行微調(diào)，動(dòng)態(tài)調(diào)整整個(gè)鏡片組的焦距。

進(jìn)一步地，四塊凹鏡的選擇由設(shè)備的視場(chǎng)大小、孔徑大小以及球差和像差因素決定。

進(jìn)一步地，鏡頭焦距、視場(chǎng)大小及鏡頭到被攝取物體的距離的關(guān)系如下：

f＝wL/W

f＝hL/H

f：鏡頭焦距，w：圖象的寬度，W：被攝物體寬度，L：被攝物體至鏡頭的距離，h：圖象高度，H：被攝物體的高度。

進(jìn)一步地，步驟(4)中的算法通過(guò)以下步驟得出：根據(jù)制作出的激光清洗用的鏡頭，預(yù)先做實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行標(biāo)定，生成對(duì)應(yīng)位置關(guān)系表，根據(jù)表的數(shù)據(jù)，運(yùn)用數(shù)據(jù)擬合的方式分別得到四個(gè)鏡片的公式，再根據(jù)公式得到需要調(diào)整的鏡片的位置。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本方案利用激光相位法高速測(cè)距，接收待測(cè)試物體到鏡片組的距離，對(duì)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，并由壓電陶瓷微型驅(qū)動(dòng)器控制鏡片組微調(diào)，最后達(dá)到調(diào)節(jié)焦距的效果。調(diào)節(jié)焦距的全過(guò)程自動(dòng)化和智能化，大大提高了焦距調(diào)節(jié)的效率，解決焦距設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)的作用范圍小問(wèn)題，擴(kuò)大焦距調(diào)節(jié)范圍，使激光處理表面清洗技術(shù)更全面、更有效。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明中可調(diào)鏡片組的結(jié)構(gòu)圖；

圖3為可調(diào)鏡片組在不同位置的光學(xué)仿真圖。

圖中：1-鏡片組，2-壓電陶瓷微型驅(qū)動(dòng)器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明：

參見(jiàn)附圖1至3所示，本實(shí)施例所述的一種自動(dòng)調(diào)節(jié)焦距的方法，包括以下步驟：

(1)利用激光相位法高速測(cè)量待測(cè)試物體到鏡片組的距離；

(2)轉(zhuǎn)動(dòng)待測(cè)試物體，使激光束打向物體其他部分；

(3)系統(tǒng)接收一個(gè)距離信息，該距離為此刻鏡片組中心至測(cè)試物體表面的直線距離；

(4)系統(tǒng)通過(guò)設(shè)置好的算法進(jìn)行高速計(jì)算，并返回一個(gè)微調(diào)操作信號(hào)；

(5)系統(tǒng)將微調(diào)操作信號(hào)傳給壓電陶瓷微型驅(qū)動(dòng)器，并判斷是否進(jìn)行微調(diào)操作；

(6)驅(qū)動(dòng)器接收信號(hào)，對(duì)鏡片進(jìn)行微調(diào)，從而改變鏡片組焦距，實(shí)現(xiàn)焦距與測(cè)量值相同；

(7)微調(diào)完成，在移動(dòng)過(guò)后的待測(cè)試物體表面依然形成聚焦的激光點(diǎn)。

系統(tǒng)中進(jìn)行待掃描點(diǎn)與激光器的作用距離測(cè)量時(shí)，由于測(cè)量的對(duì)象距離近，要求精度高，測(cè)量頻率快，而步驟(1)中采用相位法進(jìn)行激光測(cè)距，實(shí)現(xiàn)的頻率可以達(dá)到30kHz，完全能夠滿足實(shí)時(shí)測(cè)量的要求。

出于設(shè)備的視場(chǎng)大小、孔徑大小以及球差和像差因素考慮，本實(shí)施例中的鏡片組由四塊不同且順序固定的凹鏡組成，其中，第三和第四鏡片組成復(fù)合透鏡，壓電陶瓷微型驅(qū)動(dòng)器安裝在鏡片的底端，根據(jù)測(cè)量的距離對(duì)各個(gè)鏡片之間的相對(duì)位置進(jìn)行微調(diào)，動(dòng)態(tài)調(diào)整整個(gè)鏡片組的焦距，實(shí)現(xiàn)大范圍的聚焦。

鏡頭焦距、視場(chǎng)大小及鏡頭到被攝取物體的距離的關(guān)系如下：

f＝wL/W

f＝hL/H

f：鏡頭焦距，w：圖象的寬度，W：被攝物體寬度，L：被攝物體至鏡頭的距離，h：圖象高度，H：被攝物體的高度。

步驟(4)中的算法通過(guò)以下步驟得出：根據(jù)制作出的激光清洗用的鏡頭，預(yù)先做實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行標(biāo)定，生成對(duì)應(yīng)位置關(guān)系表，根據(jù)表的數(shù)據(jù)，運(yùn)用數(shù)據(jù)擬合的方式分別得到四個(gè)鏡片的公式，再根據(jù)公式得到需要調(diào)整的鏡片的位置。

比如，先要求焦距為20cm，通過(guò)調(diào)整，可以得到4個(gè)鏡片的位置，再將焦距改為20.5cm，再得到4個(gè)鏡片位置，再改變焦距為21cm、21.5cm、22cm、22.5cm、23cm等分別得到4個(gè)鏡片位置，將每個(gè)鏡片的位置與焦距的關(guān)系做牛頓插值擬合，得到4個(gè)公式。之后驅(qū)動(dòng)器再根據(jù)實(shí)測(cè)的距離，套用公式，調(diào)整每個(gè)鏡片的位置。

本實(shí)施例利用激光相位法高速測(cè)距，接收待測(cè)試物體到鏡片組的距離，對(duì)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，并由壓電陶瓷微型驅(qū)動(dòng)器控制鏡片組微調(diào)，最后達(dá)到調(diào)節(jié)焦距的效果。調(diào)節(jié)焦距的全過(guò)程自動(dòng)化和智能化，大大提高了焦距調(diào)節(jié)的效率，解決焦距設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)的作用范圍小問(wèn)題，擴(kuò)大焦距調(diào)節(jié)范圍，使激光處理表面清洗技術(shù)更全面、更有效。

以上所述之實(shí)施例子只為本發(fā)明之較佳實(shí)施例，并非以此限制本發(fā)明的實(shí)施范圍，故凡依本發(fā)明之形狀、原理所作的變化，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。