基于二维振镜曲面投影的校正方法与流程

1.本发明涉及二维振镜应用技术领域，尤其涉及一种基于二维振镜曲面投影的校正方法。


背景技术：

2.三维动态聚焦振镜系统的售价非常高，例如德国的scanlab，美国的gsi、nutfield，都非常的昂贵。相比之下，二维振镜的价格相对便宜，可以考虑通过二维振镜代替三维振镜进行操作，但我们知道二维振镜可以做到仅在一个平面上一定范围精准打标或者激光指示，由于二维振镜无法动态聚焦，三维曲面上的点距离振镜所在平面距离不一，会造成三维曲面的激光指示的失真。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是提供一种二维振镜曲面投影的校正方法，使二维振镜能够实现三维曲面的指示作用，避免将平面上的点映射到三维曲面时造成失真。
4.为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
5.基于二维振镜曲面投影的校正方法，包括以下步骤：s1将给定的任意平面图形的点集映射到三维曲面上，得到三维点集；s2设给定的任意平面图形所在平面为参考平面，在参考平面上给定测试图形，对二维振镜到三维曲面最低点垂直方向的范围进行分层，分成若干平行于参考平面的指示平面，计算每层指示平面的校正参数；s3对于任意平面图形，利用所述s1中的三维点集，根据s2中每层指示平面的校正参数，将三维点集转化为二维点集。通过二维振镜实现三维曲面的指示作用，操作简单，大大降低了成本。
6.所述s1为：利用曲面包络算法，将给定的任意平面图形的点集映射到三维曲面上，得到三维点集。
7.所述s2包括：s21对二维振镜到三维曲面最低点垂直方向的范围进行等间距分层，分成n个平行于参考平面的指示平面，设二维振镜所在点为o，o在参考平面的垂足为o0，oo0的长度为d0；s22给定一个距离二维振镜长度为d
test
的平面为测试平面，o在测试平面的垂足为o'，参考平面上一点a到o0的距离为l0，a点经过映射后落在测试平面上的点为b，b到o'的距离为l1，计算参考平面和二维振镜所在平面之间的距离为s23对于参考平面上的任意平面图形，设其点集为{a
t
(x
t
,y
t
)|t＝1,2,3
……
}，o点到各指示平面的垂足为on，n＝1,2,3
……
，oon的长度为dn，a
t
经过映射后，在三维曲面上的点为b
t
，若b
t
落在某一指示平面上，计算该点在其所在指示平面上的校正参数为
8.所述s3包括：s31若平面图形的点集中的点映射到三维曲面上后，落在任一指示平面上，根据所在指示平面的校正参数，计算该点校正后的点；若平面图形的点集中的点映射到三维曲面上后，落在两个指示平面之间，执行s32；s32根据该点与相邻的两个指示平面的
距离，按比例计算该点校正后的点。
9.所述s32具体为：设该点与相邻两个指示平面之间的距离分别为h1和h2，求出当该点分别落在相邻两个指示平面上时相邻两个指示平面的校正参数k1和k2，得到该点的校正参数为根据该校正参数得到矫正后的点。
附图说明
10.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
11.图1是本发明提供的计算二维振镜参考平面位置的简要示意图；
12.图2是本发明提供的基于二维振镜曲面投影的校正方法的简要示意图。
具体实施方式
13.下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的说明，但是不作为本发明的限定。
14.二维振镜是通过x
‑‑
y轴电机带动反射镜片偏转来实现平面扫描打标等功能，故二维振镜可以在某个平面上，做到精准的扫描打标等，在本发明中，设定此平面为参考平面，利用传统经典的曲面包络算法，对参考平面上给定的任意平面图形做给定曲面上包络计算，得到该平面图形在此曲面上的三维形状。通常标刻指示的图形是把图形轮廓离散化，然后振镜激光再做点与点间的直线运动，当点间距较小时，运动轨迹即为图形轮廓，故本质就是利用经典包络算法设计出一个一一映射f1，把平面图形轮廓上点构成的点集s，映射到曲面上，得到一个新的点集f1(s)。即映射f1是将把二维平面点集映射成三维曲面上的点集。
15.根据失真的原理，对二维振镜到三维曲面最低点垂直方向的范围[d
min
,d
max
]进行分层，分成n个平行于平面图形且所在平面的指示平面到各指示平面到二维振镜的距离分别为：
[0016]dmin
,d
min
(d
max-d
min
)/(n-1),d
min
2(d
max-d
min
)/(n-1),
……
,d
min
k(d
max-d
min
)/(n-1),
……
,d
max
，
[0017]
如图1所示，设二维振镜所在点为o，o在参考平面的垂足为o0，oo0的长度为d0；给定一个距离二维振镜长度为d
test
的平面为测试平面，o在测试平面的垂足为o'，参考平面上一点a到o0的距离为l0，a点经过映射后落在测试平面上的点为b，b到o'的距离为l1，计算参考平面和二维振镜所在平面之间的距离为s23对于参考平面上的任意平面图形，设其点集为{a
t
(x
t
,y
t
)|t＝1,2,3
……
}，o点到各指示平面的垂足为on，n＝1,2,3
……
，oon的长度为dn，a
t
经过映射后，在三维曲面上的点为b
t
，若b
t
落在某一指示平面上，计算该点在其所在指示平面上的校正参数为假设参考平面上的一点为a1(x1，y1)，如图2所示，该点映射到三维曲面上的点为b1(x2，y2，z2)，b1(x2，y2，z2)落在了指示平面上，o点到b1点所在指示
平面的垂足为o1，距离为d1，在未失真情况下，a1点映射到三维曲面上的点应当为b1'(x1，y1，z2)，ob1'和参考平面的交点为a1'，即a1校正后的点，(|o1b1'|＝|o0a1|)，得出进一步得出a1'的坐标为
[0018]
若b1(x2，y2，z2)落在了两个指示平面中间，该点与相邻两个指示平面之间的距离分别为h1和h2，求出当该点分别落在相邻两个指示平面上时相邻两个指示平面的校正参数k1和k2，得到该点的校正参数为根据该校正参数得到矫正后的点为(kx1,ky1)。由此实现了二维振镜曲面投影的校正，完成了二维振镜的三维曲面的指示作用。
[0019]
以上对本发明的较佳实施例进行了描述；需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容；因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。