激光自动对焦装置及方法

技术领域

本发明涉及激光器技术领域，尤其涉及一种激光自动对焦装置及方法。

背景技术

在现有技术中对于激光的对焦，一般是利用眼睛观察机械臂夹着的激光器输出光缆是否垂直，然后短暂出光，多次打点，对比在不同位置打出的点并不断调整，从而逐渐逼近最合适的焦点。

由于通过眼睛观察和对比是有人为误差的，而且耗时费力，多次短暂出光也会消耗材料，不利于成本的降低。

发明内容

本发明提供一种激光自动对焦装置及方法，用以解决现有技术中人工对焦效率低下的问题。

本发明提供一种激光自动对焦装置，包括：机械臂、控制器和受光板，所述受光板包括多个呈矩形阵列排布的感光元件；所述感光元件用于把光信号转换成电信号，以得到laserout，再经过所述控制器的ADC采样得到光的强弱值；所述机械臂与所述控制器通信连接。

根据本发明提供的一种激光自动对焦装置，在所述控制器为单片机的情况下，还包括选通器，所述选通器具有多个电信号通道，在所述控制器的控制下，所述选通器让多个电信号依次通过多个所述电信号通道，以被所述控制器的ADC一一采样。

根据本发明提供的一种激光自动对焦装置，所述感光元件为光电二极管。

根据本发明提供的一种激光自动对焦装置，所述机械臂为三维运动机械臂。

根据本发明提供的一种激光自动对焦装置，在所述感光元件为多个的情况下，所述感光元件为奇数个。

根据本发明提供的一种激光自动对焦装置，所述受光板呈方形或者圆形。

本发明还提供一种激光自动对焦方法，包括：

获取与每个感光元件相对应的电压值，从而得到所述电压值中的最大值；

基于X％M和O，X/N和P以完成水平对焦，持续采集第O行第P列的电压值，以完成垂直对焦；

其中，X为与最大值相对应的感光元件的编号，M为矩形阵列中的行数，N为矩形阵列中的列数，O和P分别为最终的受光最强的感光元件所在的行数和列数，％和/分别为取余和除操作。

根据本发明提供的一种激光自动对焦方法，所述基于X％M和O，X/N和P以完成水平对焦包括：

若X％M>O，控制机械臂向X负半轴移动直至X％M＝O，若X％M

若X/N>P，控制机械臂向Y负半轴移动直至X/N＝P，若X/N

根据本发明提供的一种激光自动对焦方法，所述持续采集第O行第P列的电压值，以完成垂直对焦包括：

当往Z轴正半轴移动时，第O行第P列的电压持续变大，则继续移动，当第O行第P列的电压在变小，则往负半轴移动；当往Z轴负半轴移动时，第O行第P列的电压持续变大，则继续移动，当第O行第P列的电压在变小，则往正半轴移动。

本发明提供的激光自动对焦装置及方法，控制器获取与每个感光元件相对应的电压值，从而得到电压值中的最大值；若X％M>O，控制器控制机械臂向X负半轴移动直至X％M＝O，若X％MP，控制器控制机械臂向Y负半轴移动直至X/N＝P，若X/N

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的受光板的结构示意图；

图2是本发明提供的感光元件的电路图；

图3是本发明提供的激光自动对焦方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明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。

下面结合图1至图2描述本发明的激光自动对焦装置。

如图1所示，本发明实施例的激光自动对焦装置，包括：机械臂、控制器和受光板，受光板包括多个呈矩形阵列排布的感光元件，感光元件用于把光信号转换成电信号，以得到laserout，再经过控制器的ADC采样得到光的强弱值。

在可选的实施例中，感光元件可以为光电二极管。其中，光电二极管的大小可以根据实际需求进行选取，在此不作具体要求。

如图2所示，感光元件的电路中包括两个运算放大器，第一个运算放大器的第一端通过第一电阻与输入信号相连，第一电阻的输入端通过第二电阻接地，第一个运算放大器的第一端通过第一电容接地，第一个运算放大器的第二端通过第三电阻接地，第一个运算放大器的第二端通过一个滑动变阻器与第一个运算放大器的第三端连接，第一个运算放大器的第四端接地，第一个运算放大器的第五端与VCC连接；

第二个运算放大器的第一端通过第四电阻与第一个运算放大器的第三端连接，第二个运算放大器的第一端通过第二电容接地，第二个运算放大器的第二端与第二个运算放大器的第三端连接，第二个运算放大器的第四端接地，第二个运算放大器的第五端与VCC连接，第二个运算放大器的第三端通过第三电容接地。

光电二极管接入J20，在受到激光照射后，会有电流经R7形成回路，使R7两端有相应的电压，不同强度的激光照射会在R7两端形成不同强度的电压；再经过U1A的运算放大电路将小电压放大，再经U3A的跟随电路输出。

在可选的实施例中，机械臂为三维运动机械臂。其中，机械臂用于驱动激光器沿着X轴运动，Y轴运动以及Z轴运动。

机械臂与控制器通信连接。

在本发明实施例中，控制器获取与每个感光元件相对应的电压值，从而得到电压值中的最大值；若X％M>O，控制器控制机械臂向X负半轴移动直至X％M＝O，若X％MP，控制器控制机械臂向Y负半轴移动直至X/N＝P，若X/N

本发明实施例的激光自动对焦装置，不需要使用肉眼对焦，从而不会因为肉眼误差导致焦点偏移；不用多次打点来对比焦点对置，省电省材料，有利于降低成本。

在上述实施例的基础上，在控制器为单片机的情况下，还包括选通器，选通器具有多个电信号通道，在控制器的控制下，选通器让多个电信号依次通过多个电信号通道，以被控制器的ADC一一采样。

采用9*9的矩阵时将会产生81个模拟量信号，这些信号均被控制器的ADC采样，但因为数量太多，而控制器的ADC通道有限，采用了一个分时采样的方法。用选通器一边接N路(比如9路)光信号产生的电信号，控制器来控制这个选通器依次放这N路的电信号过来采样，采完了再控制这个选通器放下一路电信号过来再采样，直到采样完成为止，这N路就已经采样完了。同理，若采用M个这样的选通器，将可以把这些所有的电信号全部采完，而且不会占用81路ADC通道。

例如，用9个10通道的选通器来分别接这81路电信号，每个选通器上面接9个电信号通道，另一边直接接到控制器的ADC通道上。在9个采样周期后，控制器的ADC就可以采样到81个数据了。

需要说明的是，因受光板的光电二极管较多，一般单片机的ADC通道并不能满足这么多路的通道，所以中间可以接一个选通器来切换不同通道的模拟量选通，选通器的控制由单片机进行控制，每切换一路后经过一个延时稳定，采样当前通道的模拟量并记录，直至所有通道的模拟量均已采集完。

在上述实施例的基础上，在感光元件为多个的情况下，感光元件为奇数个。

例如，为了便于在对焦开始时，自动对比出一个受光最强的感光元件的位置，感光元件形成9*9的矩阵区域，也就是说，此时的受光最强的感光元件只需设置一个；而感光元件为偶数个的情况下，受光最强的感光元件需设置多个。

在可选的实施例中，受光板可以呈方形或者圆形。

如图3所示，本发明实施例的激光自动对焦装置的方法，包括：

步骤100，获取与每个感光元件相对应的电压值，从而得到电压值中的最大值；

其中，在步骤100之前，自动对比出受光最强的感光元件的所在位置。

步骤200，基于X％M和O，X/N和P以完成水平对焦，持续采集第O行第P列的电压值，以完成垂直对焦；

其中，X为与最大值相对应的感光元件的编号，M为矩形阵列中的行数，N为矩形阵列中的列数，O和P分别为最终的受光最强的感光元件所在的行数和列数，％和/分别为取余和除操作。

若X％M>O，控制机械臂向X负半轴移动直至X％M＝O，若X％M

若X/N>P，控制机械臂向Y负半轴移动直至X/N＝P，若X/N

当机械臂往Z轴正半轴移动时，第O行第P列的电压持续变大，则继续移动，当第O行第P列的电压在变小，则往负半轴移动；当机械臂往Z轴负半轴移动时，第O行第P列的电压持续变大，则继续移动，当第O行第P列的电压在变小，则往正半轴移动。

以下以感光元件呈9*9排布进行说明，此时感光元件的数量为81个。

采样当前通道的模拟量并记录，直至所有通道的模拟量均已采集完，得到Sensor_Value[81]，再进行下一次模拟量采样循环更新Sensor_Value[81]的数据。

开始对焦后，先执行水平对焦，先采样数据使Sensor_Value[81]填满，对比出最大的一个值Sensor_Value[X]，那么第X％9排X/9列为光照最强的一个点，其中％和/分别为取余和除操作。

只需要将X％9和5对比，若X％9>5，表示激光器焦距需向X的负半轴移动，控制机械臂向X负半轴移动直至X％9＝5为止；

若X％9<5，表示激光器焦距需向X的正半轴移动，控制机械臂向X正半轴移动直至X％9＝5为止；

同理对比X/9和5的大小，再控制机械臂向对应的Y轴移动直至X/9＝5为止，此时水平对焦完成。

执行垂直对焦时，持续采样受光板第5排第5列的电压值，即Sensor_Value[41]，再控制机械臂沿Z轴移动，若Sensor_Value[41]的值在持续变大，则继续沿同方向移动；

若Sensor_Value[41]的值在变小，则控制机械臂沿反方向移动，找到垂直轴向的Sensor_Value[41]的最大值时的位置，此时自动对焦完成，此时机械臂离工件的位置为最佳对焦点。

本发明实施例的激光自动对焦方法，不需要使用肉眼对焦，从而不会因为肉眼误差导致焦点偏移；不用多次打点来对比焦点对置，省电省材料，有利于降低成本。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

最后应说明的是：以上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。