高精度光学自动检测仪快速对焦方法研究.doc

高精度光学自动检测仪快速对焦方法研究程良伦潘健华(广东工业大学自动化学院,广东广州510006)摘要:为提高光学自动检测设备中自动对焦的准确性、快速性和稳定性,提出一种新型的高精度快速自动对焦技术方案。D上,再利用光斑灰阶的变化实现精密对焦。实验结果表面:,对焦时间小于200ms,满足工业光学检测系统中实际应用的需要。关键词:自动对焦;三角法;通光率;光学检测中图分类号::A文章编号:Ahighprecisionfastfocusmethodforopticalauto-analyzerCHENGLiang-LunPANJian-Hua(FacultyofAutomation,GuangdongUniversityofTechnology,GuangzhouGuangdong510006,China)Abstract:uracy,speedandstabilityofopticalauto-analyzer,,focustimeislessthan200ms,:auto-focus;trigonometry;transparency;opticalanalysis引言目前国内外生产的平板显示屏检测设备,都广泛采用数字图像检测技术,随着平板检测对精度和速度的要求越来越高,自动调焦技术的应用显得越来越重要,典型的自动对焦方法主要有[1]:1)测距法,即把光波或电磁波发射到物体上,通过接收反射波来测量物体的距离,进行调焦。这种方法结构简单、测量范围大、测量点小、测量准确度高,但是受光点大小、形状和检测器件检测分辨能力的影响较大;2)对比度法,用摄像头检测物体的像,利用正焦时对比度最大,离焦时对比度减小的判别方法实现调焦。这种方法受光照条件的制约,当光线暗弱或被摄体与背景明暗差别很小时,对焦就会有困难,甚至失去作用。本文提出先用激光三角法进行大范围调焦(离焦范围≥30um),再用通光率最大判定法来确定焦平面的准确位置的方法,这方法可用于动态测量,结构简单,比传统的三角法提高了自动对焦的精度,比灰度质心法和光斑边缘拟合法[2]提高了自动对焦的速度。光学三角法对焦分析光学三角法调焦原理对焦系统运用光学三角测距原理,在显微镜的镜筒侧面增加了一个包含有激光发射和激光接受装置的光学回路[3]。从激光发射器发射出来的800nm光束经过光栏片挡去了一半,剩下的光束在聚焦镜的作用变为平行光,通过主光轴后投射到被检测的物体表面。通过物镜的聚焦作用,如果系统对焦完成,激光刚好在被测物体表面聚焦(如图1实线)。聚焦后的光束,在被测物体的表面发生了反射,D检测屏上,如果被检测物体表面刚好处于聚焦点处,D检测屏上的就是一