【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及精密仪器校正设备，具体涉及一种电动光学狭缝自动标定系统及方法。
技术介绍
1、电动光学狭缝(电动狭缝)是一种高精密度的光学部件，已广泛应用于光谱分析、光束整形、光束分析以及其他需要精确控制光束尺寸的场合。电动光学狭缝的结构一般是采用一个高精度的步进电机驱动两个狭缝刀口对开，以改变狭缝的宽度(即开度)，进而实现对光束尺寸的精确控制。显然，电动光学狭缝的设计原理是基于步进电机的步进数和其开度之间的对应关系。因此，在实际应用中，想要精确地调整电动光学狭缝的开度，就必须先掌握该电动光学狭缝的电机步进数与开度之间对应的关系；简而言之，就是要找出其电机步进数的改变量与狭缝开度的变化量之间的线性关系，这个找出线性关系的过程也即电动光学狭缝的标定过程。电动光学狭缝在每次使用前均进行标定，可以确保狭缝宽度的准确性和重复性，从而保证实验数据的准确性和可靠性。
2、目前，在电动光学狭缝的标定方面，可供选择的技术手段相当有限。某些3d轮廓测量仪或二次元(2d)测量设备可以通过编程手段来实现对电动光学狭缝进行标定，但是这类设备大都比较昂贵，不是所有组织都能够承担得起，高昂的设备成本使得许多中小型企业或实验室在进行电动光学狭缝标定时，将面临资金方面的困难。因此，现有技术中，中小型企业或实验室大多采用显微镜等常规的视觉设备进行电动光学狭缝的标定操作，但是显微镜等小型设备的视场通常较小，难以覆盖电动光学狭缝的整个测量范围，很难实现自动化测量，这导致整个标定过程主要依赖于人工手动操作，这样不仅需要耗费大量的时间，使得标定效率低下，通常整
3、因此，本申请旨在提供一种新的电动光学狭缝自动标定系统及方法，可以快速有效的标定电动光学狭缝，而且降低成本。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种电动光学狭缝自动标定系统及方法，可以快速地实现狭缝的自动标定，同时成本低，易于推广使用。
2、本专利技术的技术方案是：
3、本专利技术首先提供了一种电动光学狭缝自动标定系统，包括支撑机构、图像采集机构和工作平台，所述支撑机构包括底座和支撑架；支撑架设置在底座的上表面；所述图像采集机构通过转接件安装在支撑架上；图像采集机构包括工业相机和双远心镜头；且双远心镜头设置在工业相机的下方；所述工作平台位于图像采集机构的下方，工作平台包括电动位移台和样品台；电动位移台安装在底座上，样品台安装在电动位移台上，电动位移台用于调节样品台的位置，在样品台上设置有用于安装电动光学狭缝的限位工装。
4、进一步地，双远心镜头的下端设置有照明灯，照明灯用于在光线不足时补光。优选的，照明灯环形，与双远心镜头同轴心设置。
5、进一步地，工业相机的像素为500w，分辨率2448*2048，像素尺寸为3.45um*3.45um。
6、进一步地，双远心镜头的物方和像方视场直径均为11mm，分辨率为3um，工作距离为110mm，景深1.5mm。
7、进一步地，电动位移台为xyz三轴电动位移台，可以进行3个方向上的调节，从而便于对电动光学狭缝对焦。
8、进一步地，支撑架为门型支架，包括立柱和横杆；所述转接件滑动安装在横杆上，便于调节图像采集机构的水平位置。
9、进一步地，工业相机和电动光学狭缝均与计算机相连，并且在计算机地控制下两者协同工作。
10、本专利技术还提供了一种电动光学狭缝自动标定方法，方法利用了上述的标定系统，具体包括以下步骤：
11、s1、系统初始化
12、包括将电动光学狭缝安装到样品台上，驱动电动位移台使电动光学狭缝的刀口中心位置位于双远心镜头的视场中央；
13、s2、对焦
14、将电动光学狭缝上的狭缝打开，使工作相机识别到刀口位置；利用电动位移台对样品台进行上下调节，从而对电动光学狭缝的刀口进行对焦；当狭缝刀口处的灰度图像获得最大的对比度，即为对焦完成；
15、s3、狭缝归零
16、电动光学狭缝的步进电机归零，狭缝完全闭合，以保证从零位开始标定；
17、s4、狭缝步进
18、使电动光学狭缝的电机步进si，si为狭缝开度为di时对应的脉冲数；
19、s5、观察刀口边缘并计算开度
20、在双远心镜头的视场中搜索狭缝左、右两个刀口的边缘，并根据两个刀口的边缘像素位置计算狭缝的开度；在狭缝开度范围内取n个点测量其开度，得到开度向量d，
21、d＝[d1，d2...di..dn]，
22、其对应的步进数向量为s，
23、s＝[s1，s2...si..sn]；
24、s6、线性拟合
25、根据上一步得到的数值，拟合开度向量d和步进数向量s，得到拟合直线d＝k*s+b以及线性相关系数r2，其中k为拟合斜率，b为拟合截距；
26、线性相关系数r2用于表征开度和步进数的线性相关性；用户可以根据实际需求自行设定一个标准，比如规定r2<0.99表明线性相关度不好，这可能是在装配环节出了问题；用户可以选择重新装配后，并再次进行测量(如重复步骤s1-s6)，直到拟合得到的r2不小于0.99，从而达到设计的要求。也可以选择仅重新回到步骤s5中，选取不同的n个测量点后再次进行测量，以得到新的开度向量d与步进数向量s，并再次拟合，若拟合得到的r2还是达不到设计要求(即r2>0.99)，则再选择重新装配。
27、s7、将拟合得到的k、b、r2的具体数值存入电动光学狭缝的下位机或者电动光学狭缝的自带内存中，以便于后续计算使用。
28、s8、完成此次狭缝标定，关闭系统或继续进行其他电动狭缝的标定。
29、进一步地，在步骤s5中，将双远心镜头的视场直径记为x，可以按照从左到右的方式来搜索狭缝的刀口边缘：
30、1)当狭缝开度小于x时，按以下公式计算开度：
31、di＝(p2i-p1i)*u；
32、其中p2i为第i次检测的右刀口边缘像素位置，p1i为第i次检测的左刀口边缘像素位置，u为工业相机的单位像素对应的检测距离；
33、2)当狭缝开度大于x时，在视场中检测不到刀口边缘，这时就需要驱动电动位移台的x轴向右移动，使得狭缝的左刀口边缘能被检测到，其位置记录为p1i；然后电动位移台开始往左运动，并在视场中搜索右刀口边缘，找到并将其位置记录为p2i，同时将位移台往左运动的距离记为l，则此时：
34、di＝(p2i-p1i)*u+l。
35、当然，在步骤s5中，也可以按照从右到左的方式来搜索狭缝的刀口边缘：具体操作与从左到右的方式类似，在此不作赘述。
36、进一步地，在步骤s1之中，还对图像采集机构进行标定。标定方法为标准分化板法，这里不再进行赘本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电动光学狭缝自动标定系统，包括支撑机构、图像采集机构和工作平台，其特征在于：所述支撑机构包括底座和支撑架；支撑架设置在底座的上表面；所述图像采集机构通过转接件安装在支撑架上；图像采集机构包括工业相机和双远心镜头；且双远心镜头设置在工业相机的下方；所述工作平台位于图像采集机构的下方，工作平台包括电动位移台和样品台；电动位移台安装在底座上，样品台安装在电动位移台上，电动位移台用于调节样品台的位置，在样品台上设置有用于安装电动光学狭缝的限位工装。
2.根据权利要求1所述的电动光学狭缝自动标定系统，其特征在于：所述双远心镜头的下端设置有照明灯，照明灯用于在光线不足时补光。
3.根据权利要求1所述的电动光学狭缝自动标定系统，其特征在于：所述工业相机的像素为500W，分辨率2448*2048，像素尺寸为3.45um*3.45um；所述双远心镜头的物方和像方视场直径均为11mm，分辨率为3um，工作距离为110mm，景深1.5mm。
4.根据权利要求1所述的电动光学狭缝自动标定系统，其特征在于：所述电动位移台为XYZ三轴电动位移台，便于对电动光学狭缝
5.根据权利要求1所述的电动光学狭缝自动标定系统，其特征在于：所述支撑架为门型支架，包括立柱和横杆；所述转接件滑动安装在横杆上，便于调节图像采集机构的水平位置。
6.根据权利要求1所述的电动光学狭缝自动标定系统，其特征在于：所述工业相机和电动光学狭缝均与计算机相连，并且在计算机地控制下两者协同工作。
7.一种电动光学狭缝自动标定方法，采用如权利要求1-6任一项所述的系统，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的电动光学狭缝自动标定方法，其特征在于：在步骤S5中，将双远心镜头的视场直径记为X，从左到右搜索刀口边缘，
9.根据权利要求7所述的电动光学狭缝自动标定方法，其特征在于：在步骤S1之中，还对工业相机进行标定，以得到工业相机单位像素所对应的测量距离值，设作U。
10.根据权利要求7所述的电动光学狭缝自动标定方法，其特征在于：在步骤S5中，N个测量点采用等间隔选取或者在小开度范围内取更多且更密集的测量点；在步骤S7中，利用特定的步进数检定狭缝标定的准确度。
...【技术特征摘要】
1.一种电动光学狭缝自动标定系统，包括支撑机构、图像采集机构和工作平台，其特征在于：所述支撑机构包括底座和支撑架；支撑架设置在底座的上表面；所述图像采集机构通过转接件安装在支撑架上；图像采集机构包括工业相机和双远心镜头；且双远心镜头设置在工业相机的下方；所述工作平台位于图像采集机构的下方，工作平台包括电动位移台和样品台；电动位移台安装在底座上，样品台安装在电动位移台上，电动位移台用于调节样品台的位置，在样品台上设置有用于安装电动光学狭缝的限位工装。
2.根据权利要求1所述的电动光学狭缝自动标定系统，其特征在于：所述双远心镜头的下端设置有照明灯，照明灯用于在光线不足时补光。
3.根据权利要求1所述的电动光学狭缝自动标定系统，其特征在于：所述工业相机的像素为500w，分辨率2448*2048，像素尺寸为3.45um*3.45um；所述双远心镜头的物方和像方视场直径均为11mm，分辨率为3um，工作距离为110mm，景深1.5mm。
4.根据权利要求1所述的电动光学狭缝自动标定系统，其特征在于：所述电动位移台为xyz三轴电动位移台，便于对...
【专利技术属性】
技术研发人员：邹志新，李文奎，居宝华，李晓春，
申请(专利权)人：长沙麓邦光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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