具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在一实施例中,如图1所示,提供一种基于柱面镜的激光光束像散补偿方法,包括如下步骤S10-S50。
S10、获取激光的第一质量数据。
可理解地,可通过在激光器出口附近放置光束质量分析仪,测量激光的第一质量数据。在此处,第一质量数据包括激光形成的光斑的圆度值以及形状。一般情况下,未经补偿的激光呈椭圆状。此时,第一质量数据包括了椭圆的短轴偏转角度(该角度可以是短轴与垂直线所成的角度,短轴与垂直线处于同一个垂平面内;也可以是短轴与水平线所成的角度,短轴与水平线处于同一个垂平面内)。
S20、根据第一质量数据确定像散补偿装置的第一设置参数。
可理解地,像散补偿装置具有一维扩束功能。第一设置参数可以指像散补偿装置的粗调参数。可以根据第一质量参数设置像散补偿装置的扩束方向。在一些情况下,若激光光斑的圆度值偏大(正圆的圆度值为0,圆度越大,长轴和短轴的比例越大),可以适当提高像散补偿装置的扩束倍率,以降低光斑的圆度值。换句话说,第一设置参数可以只包括像散补偿装置的一维扩束方向,也可以包括散补偿装置的一维扩束方向及扩束倍率。
S30、将像散补偿装置置入激光的光路,并根据第一设置参数设置像散补偿装置,以使激光穿过设置后的像散补偿装置。
可理解地,将像散补偿装置置入激光的光路,然后根据第一设置参数设置像散补偿装置。也即是,使像散补偿装置的一维扩束方向对准光斑的短轴,实现对激光的补偿。如图2所示,激光穿过像散补偿装置中的光学镜片组,对激光进行单一维度扩束,提高激光的圆度。
S40、获取穿过设置后的像散补偿装置的激光的第二质量数据。
可理解地,可通过在像散补偿装置的激光出口附近放置光束质量分析仪,测量激光的第二质量数据。在此处,第二质量数据包括激光形成的光斑的圆度值以及形状。
S50、根据第二质量数据调节像散补偿装置的第二设置参数,以使与经调节后的第二设置参数对应的第二质量数据满足预设要求。
可理解地,可以根据第二质量数据对激光的光斑的圆度进行分析,进而获得第二设置参数。为了便于区分,将根据第一质量数据确定的设置参数表示为第一设置参数,将根据第二质量数据确定的设置参数表示为第二设置参数。在第二质量数据未满足预设要求时,需要对第二设置参数进行不断调整。第二设置参数一般包括散补偿装置的旋转角度及扩束倍率。预设要求可以指激光光斑的圆度满足预设的圆度要求,或者激光光斑的圆度达到最大。换句话说,基于第二质量数据的反馈,不断对像散补偿装置的第二设置参数进行调节,实现对光斑短轴的补偿,获得尽可能趋近于正圆的激光光斑,大大提高了激光的质量。需要注意的是,在设置第一设置参数和第二设置参数时,可以是人工设置,也可以是机器设置。
如图3所示,图3为一示例中进行像散补偿前的光斑示意图。如图4所示,图4为一示例中进行像散补偿后的光斑示意图。对图3和图4进行比较,相较于补偿前的激光光斑,补偿后的激光光斑的圆度值更小,更趋近于正圆。
如图5所示,图5为一示例中进行像散补偿前的光斑离焦点列图。如图6所示,图6为一示例中进行像散补偿后的光斑离焦点列图。对图5和图6进行比较,相较于补偿前的激光光斑,补偿后的激光光斑的能量分布更加均匀。
步骤S10-S50中,获取激光的第一质量数据,以通过第一质量数据评估激光的质量。根据第一质量数据确定像散补偿装置的第一设置参数,在此处,第一设置参数为像散补偿装置的粗调参数,该粗调参数与最佳参数的差距较小,有利于提高像散补偿装置的补偿效率,减少进行补偿的调节时间。将像散补偿装置置入激光的光路,并根据第一设置参数设置像散补偿装置,以使激光穿过设置后的像散补偿装置,以完成像散补偿装置的接入,并使第一设置参数生效。获取穿过设置后的像散补偿装置的激光的第二质量数据,以通过第二质量数据评估激光补偿后的质量。根据第二质量数据调节像散补偿装置的第二设置参数,以使与经调节后的第二设置参数对应的第二质量数据满足预设要求,在此处,通过第二设置参数的调节,可以使激光的光斑圆度达到最大。本实施例提供的激光光束像散补偿方法可以改善光路系统的像散问题,减少激光光束的像差。
可选的,像散补偿装置包括光学镜片组、机械结构件以及镜片调节组件;
光学镜片组包括至少两片柱面镜片;
机械结构件,用于安装光学镜片组;
镜片调节组件,用于分别根据第一设置参数、第二设置参数设置光学镜片组的工作参数;工作参数包括扩束倍率和/或旋转角度。
可理解地,像散补偿装置可以包括光学镜片组、机械结构件以及镜片调节组件。其中,光学镜片组包括至少两片柱面镜片。光学镜片组中柱面镜片的个数和设置方式可以根据实际需要进行设置。如图2所示,图2示例中的光学镜片组包括了三片柱面镜片。在此处,柱面镜片可以是一边为凹柱面,另一边为平面的透镜,也可以是一边为凸柱面,另一边为平面的透镜。
机械结构件包括用于安装各个柱面镜片的镜片框等结构件。机械结构件的具体形状可以根据柱面镜片的尺寸进行设计。
镜片调节组件,用于调节光学镜片组的工作参数。工作参数可以指柱面镜片的位置和旋转状态。在一些情况下,工作参数可以表示为扩束倍率和旋转角度。可以通过调节镜片间距改变光学镜片组的扩束倍率。可以通过调节柱面镜片的旋转角度改变光学镜片组的一维扩束方向。
可选的,第一质量数据包括由激光形成的光斑的圆度值以及短轴偏转角度。
步骤S20,即根据第一质量数据确定像散补偿装置的第一设置参数,包括:
S201、根据第一质量数据中的圆度设置第一设置参数中的扩束倍率;
S202、根据第一质量数据中的短轴偏转角度设置第一设置参数中的旋转角度。
可理解地,第一质量数据包括圆度和短轴偏转角度。第一设置参数包括扩束倍率和旋转角度。可以根据圆度设置扩束倍率。在一示例中,圆度值越大,可以提高扩束倍率,也即是提高镜片间距;圆度值越小,则可以减小扩束倍率,也即是减小镜片间距。
可以根据短轴偏转角度设置旋转角度。在一些示例中,光学镜片组的一维扩束方向随着光学镜片组的旋转角度的变化而变化。也即是,旋转角度与一维扩束方向存在对应关系。为了实现对激光光束在短轴方向的补偿,一维扩束方向需与短轴方向对准,也即是,使一维扩束方向与短轴方向保持一致的。因而,在确定短轴偏转角度时,可以确定一维扩束方向,然后根据该一维扩束方向以及上述对应关系求解出旋转角度。
可选的,步骤S50,即根据第二质量数据调节像散补偿装置的第二设置参数,以使与经调节后的第二设置参数对应的第二质量数据满足预设要求,包括:
S501、判断第二质量数据是否满足预设要求;
S502、若第二质量数据不满足预设要求,根据第二质量数据生成像散补偿装置的调节量;
S503、根据调节量对像散补偿装置的第二设置参数进行调节,并获取与经调节后的第二设置参数对应的第二质量数据;
S504、若与经调节后的第二设置参数对应的第二质量数据满足预设要求,则确认完成对激光的补偿。
可理解地,预设要求可以根据实际需要进行设置。预设要求可以指激光光斑的圆度满足预设的圆度要求,或者激光光斑的圆度达到最大(圆度值最小)。
若第二质量数据不满足预设要求,根据第二质量数据生成像散补偿装置的调节量,然后根据调节量对像散补偿装置的第二设置参数进行调节,并获取与经调节后的第二设置参数对应的第二质量数据。若第二质量数据满足预设要求,此时,不需要对像散补偿装置进一步调节,因而,第一设置参数与第二设置参数相等。
若与经调节后的第二设置参数对应的第二质量数据满足预设要求,则确认完成对激光的补偿。若与经调节后的第二设置参数对应的第二质量数据不满足预设要求,则根据新的第二质量数据计算新的调节量,继续对第二设置参数进行调节。
可选的,预设要求包括:
穿过设置后的像散补偿装置的激光形成的光斑的圆度值小于预设阈值。
可理解地,预设阈值可以根据实际需要进行设置。在一些示例中,预设阈值可以设置为0.01~0.05。
应理解,上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后,各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定,而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
在一实施例中,提供一种基于柱面镜的激光光束像散补偿装置,该激光光束像散补偿装置包括光学镜片组、机械结构件以及镜片调节组件;
光学镜片组包括至少两片柱面镜片;
机械结构件,用于安装光学镜片组;
镜片调节组件,用于根据第一设置参数设置光学镜片组的一维扩束方向;根据第二设置参数设置光学镜片组的扩束倍率和/或旋转角度;
其中,根据获取的激光的第一质量数据确定第一设置参数;
根据获取的穿过设置后的像散补偿装置的激光的第二质量数据确定第二设置参数,以使与经调节后的第二设置参数对应的第二质量数据满足预设要求。
可理解地,像散补偿装置可以包括光学镜片组、机械结构件以及镜片调节组件。其中,光学镜片组包括至少两片柱面镜片。光学镜片组中柱面镜片的个数和设置方式可以根据实际需要进行设置。如图2所示,图2示例中的光学镜片组包括了三片柱面镜片。在此处,柱面镜片可以是一边为凹柱面,另一边为平面的透镜,也可以是一边为凸柱面,另一边为平面的透镜。
机械结构件包括用于安装各个柱面镜片的镜片框等结构件。机械结构件的具体形状可以根据柱面镜片的尺寸进行设计。在一些示例中,机械结构件可采用热稳定性较好的金属材料,并进行氧化发黑处理,以减少杂光对激光的干扰。
镜片调节组件,用于调节光学镜片组的工作参数。工作参数可以指柱面镜片的位置和旋转状态。在一些情况下,工作参数可以表示为扩束倍率和旋转角度。可以通过调节镜片间距改变光学镜片组的扩束倍率。可以通过调节柱面镜片的旋转角度改变光学镜片组的一维扩束方向。在此处,镜片调节组件可以选用调节精度高、结构稳定的部件。
在使用像散补偿装置时,可通过在激光器出口附近放置光束质量分析仪,测量激光的第一质量数据。然后根据第一质量数据确定第一设置参数。具体设置过程可以参照上文中对于激光光束像散补偿方法的限定,在此不再赘述。
同样的,可通过在像散补偿装置的激光出口附近放置光束质量分析仪,测量激光的第二质量数据。然后根据第二质量数据确定第二设置参数。具体设置过程可以参照上文中对于激光光束像散补偿方法的限定,在此不再赘述。
可以根据第二质量数据对激光的光斑的圆度进行分析,进而获得第二设置参数。在第二质量数据未满足预设要求时,需要对第二设置参数进行不断调整,以生成新的第二质量数据。第二设置参数一般包括散补偿装置的旋转角度及扩束倍率。预设要求可以指激光光斑的圆度满足预设的圆度要求,或者激光光斑的圆度达到最大。换句话说,基于第二质量数据的反馈,不断对像散补偿装置的第二设置参数进行调节,实现对光斑短轴的最优补偿,获得尽可能趋近于正圆的激光光斑,进而提高了激光的质量。
本实施例提供的基于柱面镜的激光光束像散补偿装置,可以改善光路系统的像散问题,减少激光光束的像差。
可选的,像散补偿装置还包括计算模块,该计算模块用于根据第一质量数据确定第一设置参数;根据第二质量数据确定第二设置参数,以及判断第二质量数据是否满足预设要求。
可理解地,计算模块可以是像散补偿装置的内置模块(内置有计算芯片),也可以是外接模块(与外部计算机连接)。在一些示例中,计算模块与光束质量分析仪连接,并从光束质量分析仪获取第一质量数据,然后根据第一质量数据中的光斑圆度确定像散补偿装置的扩束倍率和旋转角度(第一设置数据)。在像散补偿装置置入激光光路后,获取第二质量数据,然后根据第二质量数据中的光斑圆度确定像散补偿装置的扩束倍率和旋转角度(第二设置数据)。若第二质量数据中的光斑圆度满足预设要求(即第二质量数据满足预设要求),则确认完成对激光的补偿。若第二质量数据中的光斑圆度未满足预设要求,则执行如下循环:测量第二质量数据——判断第二质量数据是否满足预设要求——不满足,根据第二质量数据生成新的第二设置数据——测量新的第二质量数据——判断新的第二质量数据是否满足预设要求——不满足,根据新的第二质量数据生成另一新的第二设置数据——……。
可选的,还包括步进电机,步进电机用于根据第一设置参数或第二设置参数改变光学镜片组的工作参数,工作参数包括扩束倍率和/或旋转角度。
可理解地,镜片调节组件可以使用步进电机驱动。通过步进电机可以改变光学镜片组的镜片间距以及旋转角度。在此处,步进电机具有位置反馈功能,可以精准调节镜片间距,进而调节扩束倍率。在一些示例中,可以设置至少一个步进电机,用于改变柱面镜片的位置,进而调节扩束倍率;设置另一个步进电机,用于调节光学镜片组或其中至少一个的柱面镜片的旋转角度。
可选的,像散补偿装置设置在激光器的出口位置,或者聚焦镜前的平行光路中的任意一处位置。
可理解地,像散补偿装置可以设置在激光器的出口位置,直接对激光器射出的激光进行补偿。像散补偿装置可以设置在外部光路中聚焦镜前的平行光路中的任意一处位置。每一个平行光路可以设置有一个激光器,像散补偿装置可以设置在需要补偿的平行光路上,实现先补偿再聚光。
关于基于柱面镜的激光光束像散补偿装置的具体限定可以参见上文中对于基于柱面镜的激光光束像散补偿方法的限定,在此不再赘述。上述基于柱面镜的激光光束像散补偿装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中,也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中,以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中,提供了一种计算机设备,该计算机设备可以是终端,其内部结构图可以如图7所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中,该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括可读存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机可读指令。该内存储器为可读存储介质中的操作系统和计算机可读指令的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部服务器通过网络连接通信。该计算机可读指令被处理器执行时以实现一种激光光束像散补偿方法。本实施例所提供的可读存储介质包括非易失性可读存储介质和易失性可读存储介质。
在一个实施例中,提供了一种计算机设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机可读指令,处理器执行计算机可读指令时实现以下步骤:
获取激光的第一质量数据;
根据第一质量数据确定像散补偿装置的第一设置参数;
将像散补偿装置置入激光的光路,并根据第一设置参数设置像散补偿装置,以使激光穿过设置后的像散补偿装置;
获取穿过设置后的像散补偿装置的激光的第二质量数据;
根据第二质量数据调节像散补偿装置的第二设置参数,以使与经调节后的第二设置参数对应的第二质量数据满足预设要求。
在一个实施例中,提供了一个或多个存储有计算机可读指令的计算机可读存储介质,本实施例所提供的可读存储介质包括非易失性可读存储介质和易失性可读存储介质。可读存储介质上存储有计算机可读指令,计算机可读指令被一个或多个处理器执行时实现以下步骤:
获取激光的第一质量数据;
根据第一质量数据确定像散补偿装置的第一设置参数;
将像散补偿装置置入激光的光路,并根据第一设置参数设置像散补偿装置,以使激光穿过设置后的像散补偿装置;
获取穿过设置后的像散补偿装置的激光的第二质量数据;
根据第二质量数据调节像散补偿装置的第二设置参数,以使与经调节后的第二设置参数对应的第二质量数据满足预设要求。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程,是可以通过计算机可读指令来指令相关的硬件来完成,所述的计算机可读指令可存储于一非易失性可读取存储介质或易失性可读存储介质中,该计算机可读指令在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。其中,本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用,均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限,RAM以多种形式可得,诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为了描述的方便和简洁,仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明,实际应用中,可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成,即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块,以完成以上描述的全部或者部分功能。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围,均应包含在本发明的保护范围之内。