本发明涉及光学，尤其涉及一种激光光束校准方法和系统。
背景技术：
1、在工业制造和材料加工领域，激光加工技术被广泛应用，激光光束的精度和稳定性对于激光加工的质量和效率具有重要影响。
2、然而，激光光束在实际应用中容易受到多种干扰因素的影响，如光学元件误差、环境条件变化等，导致光束的中心位置和直径发生偏移，从而影响激光加工的精度和稳定性，为此需要对激光光束进行校准，以确保激光光束的中心位置和直径符合预设要求。因此我们提出一种激光光束校准方法和系统，来解决上述中遇到的问题。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本发明提供一种激光光束校准方法和系统，以解决现有技术中激光光束的中心位置和直径发生偏移的问题。
2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：包括以下步骤：
3、s1：将激光光束照射到基准面上，获取基准面上的激光光斑图像；
4、s2：对基准面上的激光光斑图像进行图像分析处理，得到激光光束信息；激光光束信息包括光斑轮廓的重心坐标和直径；
5、s3：对激光光束信息进行调整分析处理，得到方向调整系数和激光强度调整系数；将方向调整系数和激光强度调整系数标记为激光光束的调整参数数据；
6、s4：根据激光光束的调整参数数据调整激光发射器的发射强度和方向；
7、s5：调整后执行上述步骤s2和s3，得到新的激光光束的调整参数数据；设定再调整参数数据中对应的标准差阈值，将调整参数数据中对应数据与其标准差阈值进行比对，若小于其标准差阈值，则激光光束的发射强度或方向校准完成，否则再次执行上述步骤s2和s3，直到达到符合标准的激光光束信息。
8、作为本发明的一种优选实施方式，对基准面上的激光光斑图像进行图像分析处理，得到激光光束信息，具体为：
9、s21：将激光光斑图像转化为灰度图像，识别激光光斑图像中任意一个像素的rgb三个通道的像素值并表示为r像素值、g像素值和b像素值，再将其进行加权平均，得到灰度图像的像素值；由激光光斑图像中所有像素的像素值构成灰度图像；
10、s22：使用高斯模糊对灰度图像进行平滑处理，设定一个高斯核，在灰度图像的每个像素位置上，将高斯核与周围像素进行卷积操作，将周围的像素按照高斯分布加权平均得到加权平均值，由该加权平均值替换成为该像素位置处的新像素值；
11、s23：将灰度图像划分为多个局部区域，设定每个局部区域中像素所对应的灰度阈值，将局部区域中任意像素的新像素值与其对应的灰度阈值进行比对，若新像素值大于其灰度阈值，则设定新像素值为白色值，否则设定新像素值为黑色值；将相邻白色值的像素进行合并得到局部白色区域，将相邻黑色值的像素进行合并得到局部黑色区域；由局部白色区域和局部黑色区域构成二值化图像；
12、s24：对二值图像进行形态学处理，得到形态学处理图像；形态学处理包括腐蚀操作和扩张操作；
13、s25：使用形态学处理图像计算得到光斑轮廓的重心坐标和直径。
14、作为本发明的一种优选实施方式，使用形态学处理图像计算得到光斑轮廓的重心坐标和直径，具体过程为：
15、设置contour是由一组(xi,yi)坐标表示的二维轮廓，其中，i表示光斑位置的索引变量；计算光斑的轮廓面积m，公式表示为；其中，xi为第i个点的横坐标，yi为第i个点的纵坐标，x（i+1）为第i+1个点的横坐标，y（i+1）为第i+1个点的纵坐标；
16、再使用光斑的轮廓信息计算轮廓的重心坐标，利用公式，，得到光斑轮廓的重心坐标(center~x,center~y)；计算轮廓中所有点之间的距离，利用公式，得到光斑轮毂的直径dij；其中，max表示用于从所有点之间的距离中选择最大的距离，sqrt用于计算每对点之间的距离后再对距离值取平方根，for all pairs (i,j)表示对给定集合中所有的点对进行遍历，i和j表示轮廓中的任意两个点，(xi,yi)和(xj,yj)分别表示轮廓中任意两个点的坐标，dij表示轮廓中i点与j点之间最大的距离值。
17、作为本发明的一种优选实施方式，步骤s3中对激光光束信息进行调整分析处理的具体步骤为：
18、s31：设定基准面上的预设激光中心位置，将预设激光中心位置与光斑轮廓的重心坐标进行偏离差计算，得到横纵距离坐标差；再对横纵距离坐标差进行计算，得到方向调整系数；
19、s32：设定光斑轮廓的标准直径，将光斑轮廓的直径与其标准直径进行差值计算，得到光斑强度差；获取激光光束的发射初始位置与其照射基准面之间的间距标记为照射间距；获取激光光束的发射初始位置与其照射基准面之间的环境参数，设定环境参数的标准参数阈值，将环境参数与其标准参数阈值进行差值计算，得到环境参数对应的标准参数差；对环境参数中所有的标准参数差进行计算，得到空间环境影响值；其中，环境参数包括环境的光照强度、空气折射率、温度、湿度、风速和颗粒物浓度；
20、s33：再对光斑强度差、照射间距和空间环境影响值进行归一化计算，得到激光强度调整系数；将方向调整系数和激光强度调整系数标记为激光光束的调整参数数据；所述获取基准面上的激光光斑图像的方法为相机拍摄或光学传感器检测。
21、作为本发明的一种优选实施方式，所述获取基准面上的激光光斑图像的方法为相机拍摄或光学传感器检测。
22、作为本发明的一种优选实施方式，还包括对重复执行次数和设备进行运维分析，具体为：
23、记录重复执行上述步骤s2和s3的次数并标记为重复次数；获取激光发射器及其对应的角度调节装置的运行状态信息，设定其运行状态信息中任意参数的参数标准阈值，将运行状态信息中任意参数与其参数标准阈值进行差值计算，得到运行标准参数差值；对运行状态信息中任意运行标准参数差值进行计算，得到对应的运行异常值；
24、对重复次数、运行异常值进行计算，得到对应的故障值；设定故障值对应的预设阈值，将故障值与其预设阈值进行比对，若故障值大于或等于其预设阈值，则生成设备异常指令；设备异常指令用于触发故障报警并向设备维护团队的智能终端发送通知。
25、作为本发明的一种优选实施方式，在步骤s4中，调整激光发射器的发射强度和方向的方法为机械调整或电子调整。
26、作为本发明的一种优选实施方式，本发明包括图像获取模块、图像分析模块、调整分析模块、调整执行模块和检验模块；
27、所述图像获取模块在将激光光束照射到基准面上时，用于获取基准面上的激光光斑图像；
28、所述图像分析模块用于对基准面上的激光光斑图像进行图像分析处理，得到激光光束信息；激光光束信息包括光斑轮廓的重心坐标和直径；
29、所述调整分析模块用于对激光光束信息进行调整分析处理，得到方向调整系数和激光强度调整系数；将方向调整系数和激光强度调整系数标记为激光光束的调整参数数据；
30、所述调整执行模块用于根据激光光束的调整参数数据调整激光发射器的发射强度和方向；
31、所述检验模块用于执行图像分析模块和调整分析模块，得到新的激光光束的调整参数数据；设定再调整参数数据中对应的标准差阈值，将调整参数数据中对应数据与其标准差阈值进行比对，若小于其标准差阈值，则激光光束的发射强度或方向校准完成，否则再次执行图像分析模块和调整分析模块，直到达到符合标准的激光光束信息。
32、与现有技术相比，本发明的有益效果：
33、本发明通过综合光斑轮廓信息、预设位置、环境参数等多方面进行分析和调整，形成了一套全面的激光光束校准体系，并对环境参数的考量以及与激光光束强度、方向的关联分析，使得该校准方案在不同工作环境下更具稳定性和鲁棒性，使得更好地适应现实工作环境的要求，提高了其实用性和可靠性。
34、本发明通过再调整参数数据和标准差阈值进行自动化判断和反馈调整，实现了激光光束校准过程的智能化和自适应性，该自动化调整与反馈机制的创新设计使得激光校准系统可以更加高效、及时地响应激光器校准需求，减少了人为干预的需要，减轻了操作人员的负担。
35、综上所述，本发明所提出的激光光束校准方法和系统，通过综合分析与调整、环境因素考量以及自动化调整与反馈机制等设计，具有高精度、自动化、实时性、环境适应性和反馈调整等优点，可以提高激光设备的校准效率和准确性，适用于各种需要精确激光光束校准的应用场景。
1.一种激光光束校准方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的激光光束校准方法，其特征在于，对基准面上的激光光斑图像进行图像分析处理，得到激光光束信息，具体为：
3.根据权利要求2所述的激光光束校准方法，其特征在于，使用形态学处理图像计算得到光斑轮廓的重心坐标和直径，具体过程为：
4.根据权利要求1所述的激光光束校准方法，其特征在于，步骤s3中对激光光束信息进行调整分析处理的具体步骤为：
5.根据权利要求1所述的激光光束校准方法，其特征在于，所述获取基准面上的激光光斑图像的方法为相机拍摄或光学传感器检测。
6.根据权利要求1所述的激光光束校准方法，其特征在于，还包括对重复执行次数和设备进行运维分析，具体为：
7.根据权利要求1所述的激光光束校准方法，其特征在于，在步骤s4中，调整激光发射器的发射强度和方向的方法为机械调整或电子调整。
8.一种激光光束校准系统，用于实现如权利要求1-7任一项所述的激光光束校准方法，其特征在于，包括图像获取模块、图像分析模块、调整分析模块、调整执行模块和检验模块；
