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专利号: 2022105813968
申请人: 中国地质大学(武汉)
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于四象限探测器的高精度激光光斑位置检测方法,其特征在于:包括:S1:根据无穷积分拟合算法,得到光斑位置实际值与解算值的关系;

S2:引入误差补偿因子函数,对光斑位置实际值与解算值的关系进行处理,得到光斑位置估计值与实际值之间的残余误差;光斑位置估计值与实际值之间的残余误差为:其中,λe为等效光斑半径,n=1…N,为光斑的第n个位置点,Ln为光斑第n个位置点残余误差,σxn为光斑第n个位置点的解算值,xn为光斑第n个位置的实际值;

S3:根据最小二乘法原理,得到残余误差最小时对应的最优等效光斑半径;

S4:基于Tanh函数拟合算法,引入控制波形形状的参数,得到光斑位置实际值;

S5:根据光斑位置实际值,构建光斑位置残余误差的数学模型,使其平方和最小,得到最优的控制波形形状参数;

S6:根据得到的最优等效半径、最优的控制波形形状参数、构建的新的光斑位置表达式及新的光斑位置残余误差的数学模型,求得新的光斑位置表达式的参数,进而得到光斑位置。

2.如权利要求1所述的一种基于四象限探测器的高精度激光光斑位置检测方法,其特征在于:步骤S1中,光斑位置实际值与解算值的关系为:‑1

其中,x为光斑位置实际值,σx为光斑位置解算值,λ为高斯光斑的束腰半径,erf (·)为误差函数的反函数。

3.如权利要求1所述的一种基于四象限探测器的高精度激光光斑位置检测方法,其特征在于:步骤S3中,最优等效光斑半径为:‑1

其中, erf (·)为误差函数的反函数,n=1…N,为光斑的第n个位置点,σxn为光斑第n个位置点的解算值,xn为光斑第n个位置点的实际值。

4.如权利要求1所述的一种基于四象限探测器的高精度激光光斑位置检测方法,其特征在于:步骤S4中,光斑位置实际值为:其中,σx为光斑位置的解算值,α为引入的控制波形形状的参数。

5.如权利要求1所述的一种基于四象限探测器的高精度激光光斑位置检测方法,其特征在于:步骤S5中,构建光斑位置残余误差的数学模型为:其中,Jn为光斑第n个位置点残余误差,σxn为光斑第n个位置点的解算值,xn为光斑第n个位置点的实际值,α为引入的控制波形形状的参数。

6.如权利要求1所述的一种基于四象限探测器的高精度激光光斑位置检测方法,其特征在于:步骤S5中,最优的控制波形形状参数为:其中,ε2(σxn)=ln((1+σxn)/(1‑σxn)),n=1…N,为光斑的第n个位置点,σxn为光斑第n个位置点的解算值,xn为光斑第n个位置点的实际值。

7.如权利要求1所述的一种基于四象限探测器的高精度激光光斑位置检测方法,其特征在于:步骤S6中,构建的新的光斑位置表达式为:x0(σx)=β*x01(σx)+(1‑β)*x02(σx)其中,x01(σx)=ε1(σx)*λe,x02(σx)=α/2*ε2(σx),ε2(σxn)=ln((1+σxn)/(1‑σxn)),ε2(σx)=ln((1+σx)/(1‑σx)),σx为光斑位置解算值,β是光斑位置表达式的待求参数。

8.如权利要求1所述的一种基于四象限探测器的高精度激光光斑位置检测方法,其特征在于:步骤S6中,构建的新的光斑位置残余误差数学模型为:其中,Kn为光斑第n个位置点残余误差,σxn为光斑第n个位置点的解算值,xn为光斑第n个位置点的实际值。

9.如权利要求1所述的一种基于四象限探测器的高精度激光光斑位置检测方法,其特征在于:步骤S6中,新的光斑位置表达式的参数为:其中,σxn为光斑第n个位置点的解算值,xn为光斑第n个位置点的实际值,x01(σxn)=ε1‑1(σxn)*λe, 为光斑的第n个位置点,erf (·)为误差函数的反函数,x02(σxn)=α/2*ε2(σxn),λe为等效光斑半径,α为引入的控制波形形状的参数。