動(dòng)態(tài)聚焦激光振鏡掃描系統(tǒng)的誤差分析及圖形校正算法.pdf

份態(tài)象金激疙非在鏡掃描系統(tǒng)份錢(qián)差令祈怠⑤荷鄉(xiāng)鎮(zhèn)正算法

文世峰，史玉升，謝 軍

(華中科技大學(xué)材料學(xué)院塑性成形模擬及模具技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢 430074)

摘 要:動(dòng)態(tài)聚焦激尤振鏡掃描系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于大幅面激尤掃描領(lǐng)域，在實(shí)現(xiàn)振鏡高速掃描的同時(shí)，

必須要保證掃描圖形的精度。本文從動(dòng)態(tài)聚焦激光振鏡掃描系統(tǒng)的原理入手，分析了動(dòng)態(tài)聚焦激光振鏡

掃描系統(tǒng)圖形誤差產(chǎn)生的原因，并給出了掃描圖形的誤差校正模型和精確校正算法，并在華中科技大學(xué)

快速成型中心的粉末燒結(jié)快速成型設(shè)備上進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。

關(guān)鍵詞:振鏡;動(dòng)態(tài)聚焦;誤差校正;算法

中固分類(lèi)號(hào) :TN 24 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 :A

Error Analysis and Graphics Calibration Arithmetic of Laser

Galvanometer Scanner System with Dynamic Focus

WEN Shife噸 .SHI Yusher鳴 .XIE Jun

CMaterial Sciellce and Technology Institute. Huazhong University of Science and Technology. Wuh且n 430074. China)

Abstract , Laser galvanometer scanner system with dynamic focus is widely used in the field of laser scanning with big

work field. The accuracy of scanning graphics is very important when the sca.nner scans quickly. This paper a.nalyzes the

reasons of generating scanning error of laser galvanometer scanner system with dynamic focus based on the theory of the

system. and brings out the calibration arithmetic. According to this. we experiment on the selective la.ser sintering ma.chine

in the rapid production department of Huazhong university.

Key words ,Galvanometer scanner , Dyna.mic focus , Error calibration , Arithmetic

激光掃描技術(shù)是激光技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展的一個(gè)

重點(diǎn)方向。振鏡式激光掃描方式以其快速、精確的

特點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用。在振鏡式激光掃描過(guò)程中

要考慮很多因素，就拿掃描視場(chǎng)來(lái)說(shuō)，要考慮優(yōu)化組

合聚焦光斑的大小、掃描面積、焦深、工作距離和掃

描線性度等因素，才能掃描出效果很好的圖形。由

于受掃描模型、機(jī)械安裝以及控制系統(tǒng)的影響，動(dòng)態(tài)

聚焦激光振鏡掃描系統(tǒng)必須經(jīng)過(guò)圖形校正才能在工

作面上掃描出精確圖形。本文分析了系統(tǒng)誤差產(chǎn)生

的原因，并給出了圖形校正的精確算法。

1 系統(tǒng)原理

在振鏡掃描系統(tǒng)中，為了在掃描場(chǎng)上獲得較大

的激光能量密度，一般需要對(duì)激光器出來(lái)的光束進(jìn)

行聚焦處理。在大視場(chǎng)掃描中，為了糾正掃描平面

上點(diǎn)的聚焦誤差，通常需要在振鏡系統(tǒng)前端加入動(dòng)

態(tài)聚焦系統(tǒng);激光器發(fā)射的光束經(jīng)過(guò)擴(kuò)束鏡之后，得

到均勻的平行光束，再經(jīng)過(guò)動(dòng)態(tài)聚焦鏡聚焦，依次投

射到 X 、Y 軸振鏡上，最后經(jīng)過(guò) 2 個(gè)振鏡，二次反射

到工作臺(tái)面上，形成掃描平面上的掃描點(diǎn)。理論上，

我們可以通過(guò)控制振鏡式激光掃描系統(tǒng)鏡片的相互

協(xié)調(diào)偏轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)平面上任意復(fù)雜罔形的掃描。振鏡

式激光掃描也存在著原理性的誤差，即掃描畸變，我

們可以采用軟件編程的方法來(lái)消除畸變。

2 聚焦誤差分析

動(dòng)態(tài)聚焦振鏡式平面掃描過(guò)程中存在著聚焦誤

差和枕形誤差。如圖 1 所示，如果聚焦鏡為靜態(tài)聚

焦，則激光束的聚焦面為以振鏡為中心的一個(gè)球面，

由于激光束聚焦有一定的焦深，當(dāng)掃描面較小時(shí)，離

焦誤差在可以忍受范圍內(nèi)。而當(dāng)掃描幅面較大時(shí)，

必須通過(guò)動(dòng)態(tài)聚焦的方式來(lái)補(bǔ)償離焦誤差。

固 1 離焦誤差去意圖

動(dòng)態(tài)聚焦振鏡式激光掃描時(shí)存在著掃描圖形的

線性失真和非線性失真，特別是當(dāng)掃描區(qū)域較大時(shí)，

嚴(yán)重影響了激光掃描的加工質(zhì)量，也給進(jìn)一步分析

處理帶來(lái)困難。而描述理想圖和畸變圖之間的地址

映射關(guān)系的平面坐標(biāo)變換方法能夠很好地解決這個(gè)

問(wèn)題。在圖 2 所示的坐標(biāo)系中，當(dāng)振鏡 X 軸和 Y 軸

偏轉(zhuǎn)角為零

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的激光振镜误差校正算法C语言,动态聚焦激光振镜扫描系统的误差分析及图形校正算法.pdf...的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

如果覺(jué)得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯(cuò)，歡迎將生活随笔推薦給好友。