基于MATLAB的激光聚焦焦点判别系统的研究

发布时间：2020-06-10 00:45

【摘要】：激光技术和激光器日新月异的发展,使激光广泛应用于各大领域。根据实际需求,有时要求几种不同波长的激光光源同光路使用,光纤耦合激光器就能满足条件。激光聚焦点的位置是影响光纤耦合激光器耦合效率的重要因素之一,对其进行精确定位,更有利于提高光纤耦合效率。本文涉及632.8nm和355nm两种波长的激光光源耦合进光纤,原始激光器发出的激光束光斑直径大、有发散角且355nm波长激光具有不可见性。为了使激光束更好的耦合进光纤,本文首先用ZEMAX设计了一组聚焦透镜来聚焦激光束,然后采用CCD相机采集激光聚焦点前后位置图像,并通过MATLAB计算光斑直径,直径最小位置即是聚焦点位置。实验结果表明:测量的焦点位置和大小均可精确到0.001 mm,不同波长激光聚焦点位置不同,聚焦透镜组焦距实际值与理论值的相对误差分别为0.59%和0.73%,最终光纤耦合效率分别达到30%和40%以上,光纤出射激光功率满足使用要求。所设计方法对不可见波长聚焦点的精确定位更显优势。本文设计的双波长光纤耦合激光器被应用于大口径平行光管系统,为了保证平行光管的使用精度,防止发生离焦现象,平行光管系统需要实时检焦。同样采用CCD相机于平行光管焦面处实时采集图像,MATLAB计算焦面光斑大小,通过与光斑标准值比较大小,判断平行光管是否离焦。此外对离焦校正方法也做出详细阐述,结果符合平行光管焦面质量有数字表示和画面显示的要求。本文设计的基于MATLAB图像处理的聚焦点判别方法设计简单、成本低、具有自动性和精确性等特点,可满足实际项目的应用需求。
【图文】：

自动对焦,生物显微镜,自动调焦

图 1.1 生物显微镜自动对焦系统Fig 1.1 Automatic focusing system of biomicroscopy内自动调焦技术虽然起步比国外要迟一些，但是经过众多学者多年来潜研究，目前国内自动调焦技术已经发展比较成熟，所取得的研究成果也著的。尔滨工业大学的光学仪器教研室是国内相对较早进行自动对焦技术研究该机构的学者在 1992 年成功研制出一套基于图像检测式频带切割差动比

自动调焦,工业图像,图像,算法

合肥工业大学学术硕士研究生学位论文CCD 的自动对焦系统。2007 年，西安电子科技大学的陈国金从图像的时域、域及信息熵角度出发，提出新的表示图像对比度的调焦评价函数[24]。2013 年，德天提出并设计了基于自适应遗传算法的调焦窗口选择法，通过该方法可以快找到系统最佳聚焦位置[25]。2014 年，Zhaoqing Liu 等人提出了离焦深度和对焦度混合式的自动调焦方法[26]。2016 年，Shuxin Liu 等人提出一种图像自动调焦法，并成功将这种自动调焦算法应用于实际的工业图像测量系统[27]，如图 1.2示。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP391.41;TN24

【参考文献】