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《双振镜扫描几何失真的硬件校正》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第27卷 第4期激 光 技 术Vol.27,No.42003年8月LASERTECHNOLOGYAugust,2003文章编号:100123806(2003)0420337202双振镜扫描几何失真的硬件校正郭 飞 胡 兵 应花山 洪利民(华中科技大学激光技术与工程研究院,武汉,430074)摘要:通过分析双振镜2维扫描光学系统的成像原理,导出此扫描系统几何失真公式。根据失真公式设计电子线路,对失真进行校正,从而获得校正后的完善图形。这一校正技术在激光标记系统中得到应用。关键词:激光标记;双振镜扫描;几何失真;硬件校正中图分类号:TN249文献标识码:AHardwarecorrectio
2、nfordistortionofdualgalvanometerscanningGuoFei,HuBing,YingHuashan,HongLiming(InstituteofLaserTechnology&Engineering,HUST,Wuhan,430074)Abstract:Thoughanalyzingtheimagingtheoryofdualgalvanometerscanningsystem,thedistortionformulaofthescanningsystemwereeduced.Basedontheformula,onecircuitwasdesignedtoc
3、orrectthedistortionandperfectpictureswereachieved.Thiscorrectingtechnologyhasbeenusedinlasermarkingsystems.Keywords:lasermarking;dualgalvanometerscanning;geometrydistortion;hardwarecorrection当主控计算机通过D/A转换将数字信号转换引 言成模拟信号来控制振镜偏转时是按照如下的像点坐双振镜扫描是一种在光栅或矢量模式下对X2标与振镜摆角的线性关系来处理的,即:X=(+Y平面场进行扫描的简单、低成本方式。这种扫
4、描2fωx);Y=(+2fωy)。式中,f为物镜焦距;ωx,ωy方式的主要缺点是其在双轴平面场扫描时存在固有分别为两振镜偏转角度;正负号的选取与坐标系的的几何失真。主要包括枕形失真、线性失真和在平选择相对应。面场上成像光束的焦点误差。通过在双振镜扫描系从下面推导的像点坐标与振镜摆角关系中可以统后增加一个fθ物镜,可以对焦点误差进行校正,看到:从纯几何投影的角度来说,在ωx和ωy均不使得激光束能够聚焦在同一焦平面上,并对扫描系为0的情况下上述关系只是近似,只不过ωx和ωy统进行一定的失真校正,但其无法实现对X轴枕形越小则近似程度越高。所以,这将造成扫描像点的失真的校正,并产生Y轴方向的桶形失真
5、。可增加定位精度误差从而引起几何失真。从失真的对称性一个校正模块对扫描系统的几何失真进行校正以获来看,同轴光学系统的失真像差相对光轴具有对称得完善的结果。性,可以通过纯光学的方法校正,而双振镜2维扫描系统属于非同轴的光学系统,其产生的图形失真不1 失真产生的原因具有轴对称性,所以,不能用纯光学的方法加以校物镜前双振镜扫描系统主要由高精度伺服电正。在物镜前扫描系统中透镜的畸变被用作补偿非机、电机驱动板、反射镜、fθ物镜及直流电源组成。线性扫描误差,无法对扫描场几何失真进行补偿。其中反射镜是由振镜电机来控制;而振镜电机的偏2 失真校正的依据转是由D/A卡输出的位置控制信号通过电机驱动板来控制的。
6、因此,计算机控制D/A输出,从而使位于fθ物镜前的正交双振镜扫描系统如图1光束按照设定的轨迹运行。所示。在所建立的直角坐标系中,X2Y为扫描场平面;坐标轴X,Z分别与振镜y和振镜x的转轴平 作者简介:郭 飞,男,1978年9月出生。硕士研究行;Z轴为光轴。生。主要从事激光标刻技术的研究。设X,Y,Z轴的单位方向矢量分别为i,j,k,收稿日期:2002211219;收到修改稿日期:2003201218则对于以i方向入射的光线A,当振镜x和振镜y338激 光 技 术2003年8月分别在起始位置上偏转ωx,ωy角度后,系统出射光即:ωy=0时,X=X0=f(2ωx)(7)[1]线的单位方向
7、矢量为:ωx=0时,Y=Y0=f(2ωy)(8)A″=(sin2ωx)i+(cos2ωxsin2ωy)j+这正是无失真时,扫描光点位置的两个坐标分量。(cos2ωxcos2ωy)k(1)因此,由(5)式～(8)式可以得出:2令:θR为出射光线与Z轴的夹角;R为以θR角出射X=X0+c1X0Y0(9)2的光线与扫描场平面的交点至坐标原点的距离;φY=Y0-c2X0Y0(10)为光线交点在扫描场平面上的角坐标。式
