本發(fā)明涉及激光測量領(lǐng)域，并且特別地，涉及一種激光測振設(shè)備及其調(diào)節(jié)方法。

背景技術(shù)：

振動廣泛存在于生活、工業(yè)生產(chǎn)、科學研究等各個領(lǐng)域。在這些領(lǐng)域中，對于振動的測量有著極大的需求。振動的測量分為接觸式測量和非接觸式測量。其中，非接觸式測量不會影響振動的原有狀態(tài)，測量結(jié)果更為準確可靠，已經(jīng)成為振動測量的發(fā)展方向。

目前，較為成熟非接觸式振動測量技術(shù)為激光多普勒技術(shù)，一般采用外差式結(jié)構(gòu)。激光測振具有非接觸、精度高、容易安裝等諸多優(yōu)勢，已經(jīng)在材料探傷、機械系統(tǒng)的故障診斷、噪聲消除、結(jié)構(gòu)件的動態(tài)特性分析及振動的有限元計算結(jié)果驗證等方面廣泛應(yīng)用。

在現(xiàn)有的激光多普勒測振技術(shù)測量中，為了豐富測量維度信息，需要采用多束激光照射到被測物上，然后進行方向分解，得到多維的振動信息。在進行多維度測振時，要求激光測振組件出射的激光聚焦到一點。

例如，在授權(quán)公告號為CN 204085684 U的實用新型專利中，公開了一種多維激光測振儀。該專利具體公開了以下技術(shù)方案：將多個單點激光器平行放置，這些激光器出射彼此平行的光束，通過光路前方的聚焦透鏡聚焦到一點。該方案所采用的器件結(jié)構(gòu)較為簡單，便于實現(xiàn)。在該方案中，平行放置的每個激光器都會占據(jù)一定的空間，當這些激光器平行放置后，彼此的光軸之間就會出現(xiàn)較大的距離，從而導致這些激光器所發(fā)出的平行光之間也具有較大間隔。在聚焦透鏡需要接收來自這些激光器的平行光時，由于平行光之間的間隔較大，所以如果要將這些光全部接收，就必須采用大尺寸的透鏡。采用大尺寸的透鏡后，會導致整個測振儀的體積變大、重量增加，而且還會提高測振儀本身的制造成本。

針對現(xiàn)有技術(shù)中測振設(shè)備體積和重量大、成本高的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對相關(guān)技術(shù)中的問題，本發(fā)明提出一種激光測振設(shè)備及其調(diào)節(jié)方法，能夠減小體積和重量并降低成本。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種激光測振設(shè)備。

根據(jù)本發(fā)明的激光測振設(shè)備包括：第一激光器、第二激光器、第三激光器以及聚焦裝置，其中，聚焦裝置包括多個透鏡，由第三激光器出射的光沿多個透鏡的光軸傳輸；第一激光器的出射光路上設(shè)置有第一光路改變裝置，第一光路改變裝置用于改變來自第一激光器的光的光路；第二激光器的出射光路上設(shè)置有第二光路改變裝置，第二光路改變裝置用于改變來自第二激光器的光的光路；第一光路改變裝置和第二光路改變裝置的出射光與第三激光器的出射光平行，聚焦裝置用于對來自第一光路改變裝置、第二光路改變裝置和第三激光器的平行光進行聚焦；第一光路改變裝置和第二光路改變裝置中的每一個的出射光路與第三激光器的出射光路之間的距離為第一距離，第一激光器和第二激光器的出射位置與第三激光器的出射光路之間的最小距離為第二距離，第一距離小于第二距離。

在一個實施例中，根據(jù)本發(fā)明的激光測振設(shè)備可以進一步包括：

圖像采集裝置，用于拍攝由第一激光器、第二激光器以及第三激光器的出射光在預(yù)定焦距位置處所形成的光斑；

驅(qū)動機構(gòu)，用于驅(qū)動聚焦裝置中的多個透鏡中的至少部分透鏡運動，以改變聚焦裝置的焦距；

處理器，與圖像采集裝置連接，用于對由圖像采集裝置拍攝的圖像進行分析，確定由第一激光器、第二激光器以及第三激光器的出射光在預(yù)定焦距位置處所形成的光斑之間的相對位置關(guān)系，并根據(jù)相對位置關(guān)系控制驅(qū)動機構(gòu)改變聚焦裝置的焦距。

進一步地，上述處理器進一步與第一激光器、第二激光器以及第三激光器中的至少之二連接，用于依次調(diào)節(jié)所連接的激光器出射光束的寬度，圖像采集裝置用于在處理器每次調(diào)節(jié)一個激光器的光束寬度后對所形成的光斑進行拍攝，處理器根據(jù)圖像采集裝置拍攝的圖像確定光斑與激光器之間的對應(yīng)關(guān)系；

處理器根據(jù)對應(yīng)關(guān)系，確定由第一激光器、第二激光器以及第三激光器的出射光所形成的光斑之間的相對位置關(guān)系。

此外，上述第一光路改變裝置和第二光路改變裝置均包括第一反射鏡和第二反射鏡，第一反射鏡設(shè)置在激光器的出射光路上，并將該激光器出射的光反射至第二反射鏡；

第二反射鏡用于對來自第一反射鏡的光進行反射，第二反射鏡的出射光與第三激光器的出射光平行。

此外，上述聚焦裝置包括第一透鏡和第二透鏡。

在一個實施例中，上述第一透鏡和第二透鏡為凸透鏡，第二透鏡位于第一透鏡的焦距以外，入射到聚焦裝置的平行光首先經(jīng)過第一透鏡匯聚，之后被第二透鏡匯聚。

在另一個實施例中，上述第一透鏡為凹透鏡，第二透鏡為凸透鏡，入射到聚焦裝置的平行光首先經(jīng)過第一透鏡被發(fā)散，之后被第二透鏡匯聚。

在另一個實施例中，上述第一透鏡為凸透鏡，第二透鏡為凹透鏡，第二透鏡位于第一透鏡的焦距以內(nèi)，入射到聚焦裝置的平行光經(jīng)第一透鏡被匯聚后入射到第二透鏡，由第二透鏡改變光的匯聚位置。

此外，從第三激光器的出射光路方向上觀察，第一光路改變裝置和第二光路改變裝置發(fā)出的光以及第三激光器所發(fā)出的光形成三棱錐體。

進一步地，上述三棱錐體的底面為直角三角形，從第三激光器的出射光路方向上觀察，第三激光器所發(fā)出的光為直角三角形的直角頂點。

此外，根據(jù)本發(fā)明的激光測振設(shè)備可以進一步包括：

手動機構(gòu)，用于驅(qū)動聚焦裝置中的多個透鏡中的至少部分透鏡運動，以改變聚焦裝置的焦距。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種激光測振設(shè)備的調(diào)節(jié)方法，用于調(diào)節(jié)上述激光測振設(shè)備的焦距。

根據(jù)本發(fā)明的激光測振設(shè)備的調(diào)節(jié)方法包括：

圖像采集裝置拍攝由第一激光器、第二激光器以及第三激光器的出射光在預(yù)定焦距位置處所形成的光斑，得到光斑圖像；

處理器對光斑圖像進行分析，確定由第一激光器、第二激光器以及第三激光器的出射光所形成的光斑之間的相對位置關(guān)系；

根據(jù)相對位置關(guān)系，處理器控制驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動聚焦裝置中的多個透鏡中的至少部分透鏡運動，將聚焦裝置的焦距調(diào)節(jié)至預(yù)定焦距位置處。

其中，上述處理器進一步與第一激光器、第二激光器以及第三激光器中的至少之二連接，調(diào)節(jié)方法進一步包括：

在確定相對位置關(guān)系之前，處理器依次調(diào)節(jié)所連接的激光器出射光束的寬度，在每次調(diào)節(jié)一個激光器的出射光束的寬度后，圖像采集裝置對第一激光器、第二激光器以及第三激光器當前形成的光斑進行拍攝，處理器根據(jù)圖像采集裝置當前拍攝的圖像中光斑的變化情況，確定光斑與激光器之間的對應(yīng)關(guān)系；

并且，處理器根據(jù)對應(yīng)關(guān)系，確定由第一激光器、第二激光器以及第三激光器的出射光所形成的光斑之間的相對位置關(guān)系；

根據(jù)相對位置關(guān)系，處理器控制驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動聚焦裝置中的多個透鏡中的至少部分透鏡運動，將聚焦裝置的焦距調(diào)節(jié)至預(yù)定焦距位置處。

此外，在調(diào)節(jié)聚焦裝置的焦距時，處理器多次控制驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動聚焦裝置中的多個透鏡中的至少部分透鏡運動，改變聚焦裝置的焦距；

其中，在處理器每次控制驅(qū)動機構(gòu)改變聚焦裝置的焦距后，圖像采集裝置均對本次焦距改變后的光斑進行拍攝；根據(jù)當前拍攝的圖像中第一激光器、第二激光器以及第三激光器的出射光所形成的光斑之間的相對位置關(guān)系，處理器確定進行下一次調(diào)節(jié)時聚焦裝置中的多個透鏡中的至少部分透鏡運動的距離，直至第一光路改變裝置、第二光路改變裝置以及第三激光器的出射光在預(yù)定焦距位置處所形成的光斑重合。

本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)以下有益效果：

(1)本發(fā)明通過采用光路改變裝置來改變激光器的出射光路，使得多個激光器發(fā)出的平行光束能夠彼此更加靠近，只要通過相對小型的鏡組即可接收到所有的平行光，從而避免在聚焦裝置中采用大尺寸透鏡，減小了激光測振設(shè)備的體積和重量，讓激光測振設(shè)備的安裝更加容易和方便；此外，相比于大尺寸透鏡，小型的鏡組的價格更加便宜，制造也更加容易，所以本發(fā)明的激光測振設(shè)備還有效降低了設(shè)備的成本，讓設(shè)備的制造更加容易，有助于大規(guī)模部署和使用；

(2)在本發(fā)明的一個實施例中，采用圖像采集裝置對激光器形成的光斑進行拍攝，以便根據(jù)各激光器所形成光斑的相對位置控制驅(qū)動機構(gòu)調(diào)節(jié)聚焦裝置的焦距，能夠?qū)⒍鄠€激光器的光束自動對準到一點，從而完成振動測量，具有較高的精度，同時減少了人工操作量；

(3)在本發(fā)明的一個實施例中，通過采用閉環(huán)控制的方式以多次調(diào)節(jié)改變焦距，根據(jù)前一次調(diào)節(jié)的結(jié)果進行下一次調(diào)節(jié)，能夠自動修正聚焦裝置的焦距，進一步提高焦距調(diào)節(jié)的精度，進而提高振動測量的準確性；

(4)在本發(fā)明的一個實施例中，通過由處理器分別控制多個激光器所發(fā)出光束的寬度，并對相應(yīng)的光斑進行識別，能夠準確地識別各個激光器與光斑的對應(yīng)關(guān)系，進而能夠更加有針對性地對聚焦裝置的焦距進行調(diào)節(jié)以使焦距位于預(yù)定位置，有效提高了調(diào)節(jié)的效率；

(5)在本發(fā)明的一個實施例中，可以采用兩個反射鏡實現(xiàn)光路改變裝置，因此光路改變裝置的結(jié)構(gòu)非常簡單，制作容易，成本較低，易于實現(xiàn)；

(6)在本發(fā)明的實施例中，聚焦裝置可以包括凹透鏡和凸透鏡，實現(xiàn)非常容易，成本較低；其中，在采用凹透鏡和凸透鏡實現(xiàn)聚焦裝置的方案中，由于凹透鏡和凸透鏡需要彼此靠近，所以能夠有效減少激光測振設(shè)備在水平方向上的尺寸，進一步減小設(shè)備的體積。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是根據(jù)本發(fā)明一實施例的激光測振設(shè)備的側(cè)視圖；

圖2是圖1所示激光測振設(shè)備的俯視圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的激光測振設(shè)備的側(cè)視圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明再一實施例的激光測振設(shè)備的側(cè)視圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明實施例的激光測振設(shè)備的調(diào)節(jié)方法的流程圖。

具體實施方式

此說明性實施方式的描述應(yīng)與相應(yīng)的附圖相結(jié)合，附圖應(yīng)作為完整的說明書的一部分。在附圖中，實施例的形狀或是厚度可擴大，并以簡化或是方便標示。再者，附圖中各結(jié)構(gòu)的部分將以分別描述進行說明，值得注意的是，圖中未示出或未通過文字進行說明的元件，為所屬技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員所知的形式。

在下文描述的實施例中，會對這些實施例中的技術(shù)特征分別描述，這些特征可能獨立存在或者組合存在，本發(fā)明并不特別地限定于優(yōu)選的實施方式。本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求書所界定。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供了一種激光測振設(shè)備。

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的激光測振設(shè)備的側(cè)視圖。

如圖1所示，從側(cè)面觀察，根據(jù)本實施例的激光測振設(shè)備包括：第一激光器1、第二激光器2(第二激光器2與第三激光器3在y方向上并排放置，兩者在x方向上的高度一致，因此，在以在圖1所示的角度觀察時，第二激光器2被第三激光器3擋住，其中，圖1中所示的y方向與xz平面垂直)、第三激光器3、第一光路改變裝置4以及聚焦裝置6。

第一激光器1和第三激光器3在豎直方向(x方向)上排列。第一光路改變裝置4設(shè)置在第一激光器1的出射光路上，第一光路改變裝置4中包括第一反射鏡41和第二反射鏡42，用于改變來自第一激光器1的光的光路。第一光路改變裝置4出射的光與第三激光器3出射的光為平行光。

聚焦裝置6包括透鏡61和62，由第三激光器3出射的光沿多個透鏡61和62的光軸傳輸(即，沿著圖中的z方向)，而不會改變方向。

第一光路改變裝置4中的第一反射鏡41和第二反射鏡42對第一激光器1的出射光進行了兩次反射，第一光路改變裝置4的出射光與第三激光器3發(fā)出的光為平行光。第一光路改變裝置4的入射端與第三激光器3的出射光路之間的最小距離為H2(由于圖1所示的實施例中第一激光器1的出射光路與第三激光器3的出射光路平行，所以第一激光器1的出射端與第三激光器3的出射光路之間的最小距離同樣為H2)。第一光路改變裝置4的出射光路與第三激光器3的出射光路之間的最小距離為H1(即，第一光路改變裝置4的出射端與第三激光器3的出射光路之間的最小距離為H1)。通過圖1可以看出，由于第一光路改變裝置4改變了第一激光器1所發(fā)出光的光路，所以，從第一激光器1所發(fā)出的光與第三激光器3所發(fā)出的光之間的距離在入射到第一光路改變裝置4之前為H2，而從第一光路改變裝置4出射之后，這兩個光束之間的間距從H2被縮小到H1。

這樣，只需要更小的透鏡61就能夠同時接收到第三激光器3和第一光路改變裝置4出射的光，減小了透鏡61在x方向上的尺寸，相應(yīng)地，透鏡62的尺寸也能減小。

為了清楚的目的，圖1中沒有示出被第三激光器3擋住的第二激光器2以及設(shè)置在第二激光器2的出射光路上的第二光路改變裝置5。

圖2是圖1所示激光測振設(shè)備的俯視圖(沿著圖1所示x方向觀察)。

參見圖2，在y方向上，第二激光器2與第一激光器1設(shè)置在不同的位置，其中，圖2中的第三激光器3被第一激光器1擋住。繼續(xù)參見圖2，第二激光器2的出射光路上設(shè)置有第二光路改變裝置5，第二光路改變裝置5中包括第三反射鏡51和第四反射鏡52，用于改變來自第二激光器2的光的光路；第二光路改變裝置5的出射光與第三激光器3的出射光平行光。

在圖2中，省略了第一激光器1所射出的光，圖2中所示出的H4是指第二激光器2的出射端與第三激光器3的出射光之間的最小距離，第二光路改變裝置5的出射端與第三激光器3的出射光之間的最小距離為H3(由于第二光路改變裝置5的出射光與第三激光器3的出射光為平行光，所以，第二光路改變裝置5的出射光路與第三激光器3的出射光路之間的距離同樣為H3)。

從圖2中可以看出，通過采用第二光路改變裝置5，改變了第二激光器2所發(fā)出光的光路。在入射到第二光路改變裝置5之前，從第二激光器2所發(fā)出的光與第三激光器3所發(fā)出的光之間的距離為H4，而從第二光路改變裝置5出射之后，這兩個光束之間的間距從H4被縮小到H3。

這樣，只需要更小的透鏡61就能夠同時接收到第三激光器3和第二光路改變裝置5出射的光，減小了透鏡61在y方向上的尺寸，相應(yīng)地，透鏡62的尺寸也能減小。

通過以上描述可以看出，本發(fā)明通過采用光路改變裝置來改變激光器的出射光路，使得多個激光器發(fā)出的平行光束能夠彼此更加靠近，只要通過相對小型的鏡組即可接收到所有的平行光，從而避免在聚焦裝置中采用大尺寸透鏡，減小了激光測振設(shè)備的體積和重量，讓激光測振設(shè)備的安裝更加容易和方便；此外，相比于大尺寸透鏡，小型的鏡組的價格更加便宜，制造也更加容易，所以本發(fā)明的激光測振設(shè)備還有效降低了設(shè)備的成本，讓設(shè)備的制造更加容易，有助于大規(guī)模部署和使用。

此外，在圖1所示的實施例中，第一和第二光路改變裝置4和5分別包括兩個反射鏡，例如，對于第一光路改變裝置4，第一反射鏡41設(shè)置在第一激光器1的出射光路上，并將該激光器1出射的光反射至第二反射鏡42；第二反射鏡42用于對來自第一反射鏡41的光進行反射，第二反射鏡42的出射光與第三激光器3的出射光平行(與圖1中所示的z方向平行)。圖2中所示的第二光路改變裝置5中的第三反射鏡51和第四反射鏡52的原理類似，這里不再重復。

在圖1和圖2所示的實施例中，借助反射鏡實現(xiàn)光路改變裝置，因此光路改變裝置的結(jié)構(gòu)非常簡單，制作容易，成本較低，易于實現(xiàn)。在其他沒有示出的實施例中，可以采用其他的光學鏡/光學鏡組來改變從激光器(第一激光器1和第二激光器2)所出射光的光，使其更加靠近第三激光器3的出射光且與第三激光器3的出射光平行。

此外，在圖1所示的實施例中，聚焦裝置6包括第一透鏡61和第二透鏡62，這兩個透鏡均為凸透鏡，第二透鏡62位于第一透鏡61的焦距以外，入射到聚焦裝置6的平行光包括第三激光器3的出射光以及第一光路改變裝置4的出射光(第二光路改變裝置5的出射光在圖1中被省略)首先經(jīng)過第一透鏡61匯聚，在傳輸?shù)降谝煌哥R61的焦點以外之后開始發(fā)散，進而被第二透鏡62匯聚，最后在P點處相交為一點。由于第一光路改變裝置4和第二光路改變裝置5的出射光為平行光，所以第二光路改變裝置5的出射光同樣會在P點與其他由聚焦裝置6射出的光相交(可以參見圖2)。這樣，通過改變第二透鏡62與第一透鏡61之間的距離D，即可改變這些入射到聚焦裝置6的平行光的相交點P的位置，從而實現(xiàn)調(diào)焦，即，改變激光測振設(shè)備的工作距離。

在其他實施例中，聚焦裝置中的透鏡可以采用凹透鏡和凸透鏡。

圖3是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的激光測振設(shè)備的側(cè)視圖。圖3所示的實施例與圖1所示的實施例類似，兩者的差別僅在于圖3所示的聚焦裝置6’中采用了凹透鏡63和凸透鏡64。入射到聚焦裝置6’的平行光首先經(jīng)過凹透鏡63發(fā)散，之后被凸透鏡64匯聚，最終在P’點相交。與圖1所示的情況類似，圖3所示的激光測振設(shè)備中，第二激光器2被第三激光器3擋住。實際上，由第二激光器2發(fā)出、之后經(jīng)過第二光路改變裝置5改變光路后出射的光與第一光路改變裝置4出射的光、以及第三激光器3出射的光為平行光，這三束光均會在P’點相交。在圖3所示的實施例中，采用了凸透鏡和凹透鏡，可以將這兩個透鏡的距離設(shè)計為更小，有效減少激光測振設(shè)備在水平方向上(z方向)的尺寸，進一步減小設(shè)備的體積，方便測振設(shè)備的安裝和使用。

圖4是根據(jù)本發(fā)明再一實施例的激光測振設(shè)備的側(cè)視圖。圖4所示的實施例與圖3所示的實施例類似，兩者的差別僅在于圖4中所示的聚焦裝置6”將圖3所示聚焦裝置6’中凹透鏡63和凸透鏡64的位置調(diào)換。在圖4所示的聚焦裝置6”中，凹透鏡63位于凸透鏡64的焦距以內(nèi)。這樣，入射到聚焦裝置6”的平行光首先被凸透鏡64匯聚，之后經(jīng)過凹透鏡63發(fā)散，最終在P”點相交。與圖1所示的情況類似，圖4所示的激光測振設(shè)備中，第二激光器2被第三激光器3擋住。實際上，由第二激光器2發(fā)出、之后經(jīng)過第二光路改變裝置5改變光路后出射的光與第一光路改變裝置4出射的光、以及第三激光器3出射的光為平行光，這三束光均會在P”點相交。在圖4所示的實施例中，采用了凸透鏡和凹透鏡，且這兩個透鏡彼此靠近，從而有效減少激光測振設(shè)備在水平方向上(z方向)的尺寸，進一步減小設(shè)備的體積，方便測振測量設(shè)備的安裝和使用。

類似地，圖3和圖4所示的實施例中，同樣可以改變凹透鏡63和凸透鏡64之間的距離D，以調(diào)節(jié)P’和P”點的位置。

在圖1至圖4所示的實施例中，聚焦裝置可以包括透鏡，通過改變透鏡之間的距離，即可在很大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)激光測振設(shè)備的工作距離，在所需的位置處讓光束匯聚，從而在不同的安裝環(huán)境下對不同距離的對象進行振動測量；不僅如此，由于聚焦裝置中僅包含尺寸較小的透鏡，而且內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為簡單，所以實現(xiàn)起來很容易，成本較低，易于制造加工。

應(yīng)當注意的是，圖1至圖4所示結(jié)構(gòu)僅僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)方案。實際上，聚焦裝置中的光學鏡/光學鏡組的設(shè)置并不局限于圖1至圖4所示的情況，而是可以采用其他類型、其他數(shù)量的光學器件。

此外，為了讓第一至第三激光器所發(fā)出的光能夠在實際要求的聚焦位置處匯聚為一點，以測量與激光測振設(shè)備相距不同距離的被測對象。在本發(fā)明的一個實施例中，激光測振設(shè)備可以對第一至第三激光器所發(fā)出光的相交位置進行調(diào)節(jié)，即，調(diào)節(jié)聚焦裝置的焦距。在本實施例中，激光測振設(shè)備可以進一步包括：

圖像采集裝置，用于拍攝由第一激光器、第二激光器以及第三激光器的出射光在預(yù)定焦距位置處所形成的光斑；其中，該預(yù)定焦距位置可以理解為未來被測對象所在的位置；

驅(qū)動機構(gòu)(例如，可以是電機等)，用于驅(qū)動聚焦裝置中的多個透鏡中的至少部分透鏡運動，以改變聚焦裝置的焦距；驅(qū)動機構(gòu)可以驅(qū)動聚焦裝置中的全部透鏡運動，也可以僅驅(qū)動部分透鏡運動，目的在于改變透鏡之間的相對距離，從而調(diào)節(jié)經(jīng)過這些透鏡的光的相交位置，即，調(diào)節(jié)聚焦裝置的焦距；

處理器，與圖像采集裝置連接，用于對由圖像采集裝置拍攝的圖像進行分析，確定由第一激光器、第二激光器以及第三激光器的出射光在預(yù)定焦距位置處所形成的光斑之間的相對位置關(guān)系，并根據(jù)相對位置關(guān)系控制驅(qū)動機構(gòu)改變聚焦裝置的焦距。假設(shè)在進行振動測量時，被測對象與聚焦裝置之間的距離應(yīng)當為M，則可以將測試用的標靶(或被測對象)放置在該焦距位置處，如果聚焦裝置的焦距不等于M，則經(jīng)過聚焦裝置匯聚的光不會在標靶上相交在一起，而是會呈現(xiàn)多個光斑。處理器就可以根據(jù)光斑之間的位置關(guān)系確定應(yīng)當如何改變聚焦裝置中透鏡的位置關(guān)系(例如，在圖1所示的實施例中，可以確定沿著z方向朝左還是朝右移動透鏡62、以及移動的距離)，進而將控制信號輸出給驅(qū)動機構(gòu)，由驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動聚焦裝置中透鏡62運動，進而將第一至第三激光器在標靶形成的光斑重合，即完成調(diào)節(jié)。

通過圖像采集裝置對激光器形成的光斑進行拍攝，由處理器根據(jù)各激光器所形成光斑的相對位置控制驅(qū)動機構(gòu)調(diào)節(jié)聚焦裝置的焦距，能夠?qū)⒍鄠€激光器的光束自動對準到一點，從而完成有效地振動測量，這種基于圖像識別的調(diào)節(jié)方式具有較高的精度，同時減少了人工操作量，具有更高的效率。

此外，在本發(fā)明的一個實施例中，在調(diào)節(jié)聚焦裝置的焦距時，處理器可以多次控制驅(qū)動機構(gòu)，以驅(qū)動聚焦裝置中的多個透鏡中的至少部分透鏡運動，改變聚焦裝置的焦距。

其中，在處理器每次控制驅(qū)動機構(gòu)改變聚焦裝置的焦距后，圖像采集裝置均對本次焦距改變后的光斑進行拍攝；根據(jù)當前拍攝的圖像中第一激光器、第二激光器以及第三激光器的出射光所形成的光斑之間的相對位置關(guān)系，處理器就能夠確定進行下一次調(diào)節(jié)時聚焦裝置中的多個透鏡中的至少部分透鏡運動的距離，直至第一激光器、第二激光器以及第三激光器的出射光在預(yù)定焦距位置處所形成的光斑重合，處理器確定調(diào)節(jié)完成。在本實施例中，每次調(diào)節(jié)后都根據(jù)本次調(diào)節(jié)的結(jié)果進行下一次調(diào)節(jié)，相當于采用了閉環(huán)調(diào)節(jié)的方式，從而能夠自動不斷修正聚焦裝置的焦距，進一步提高調(diào)節(jié)精度，進而有助于提高振動測量的準確性。

在進一步的實施例中，處理器可以與第一激光器、第二激光器以及第三激光器中的至少之二連接，用于分別調(diào)節(jié)所連接的激光器出射光束的寬度，處理器可以控制圖像采集裝置，使圖像采集裝在在處理器每次調(diào)節(jié)一個激光器的光束寬度后，就對當前所形成的光斑進行拍攝。這樣，當前拍攝得到的圖像中就包含了因為調(diào)節(jié)光束寬度而發(fā)生尺寸變化的光斑，處理器就能夠根據(jù)圖像采集裝置拍攝的圖像確定光斑與激光器之間的對應(yīng)關(guān)系。

例如，假設(shè)標靶上出現(xiàn)了三個光斑A、B和C，圖像采集裝置進行拍攝，得到圖像1。首先可以調(diào)節(jié)第一激光器所發(fā)出光束的寬度，在調(diào)節(jié)后處理器控制圖像采集裝置進行拍攝，得到當前圖像2。圖像2中同樣存在三個光斑，在圖像2中，與圖像1中的光斑A位置相同的光斑的尺寸發(fā)生變化，改變?yōu)楣獍逜’，則可以確定第一激光器所發(fā)出的光在標靶上形成的光斑為光斑A。之后，可以調(diào)節(jié)第二激光器所發(fā)出光束的寬度，調(diào)節(jié)完之后控制圖像采集裝置進行拍攝，得到圖像3。將圖像3和圖像1和/或圖像2比較后，發(fā)現(xiàn)圖像3中與圖像1和/或圖像2中光斑B位置相同的光斑尺寸發(fā)生變化，改變?yōu)楣獍連’，則可以確定第二激光器所發(fā)出的光在標靶上形成的光斑為光斑B。這樣，處理器就可以根據(jù)激光器與光斑的對應(yīng)關(guān)系，確定由第一激光器、第二激光器以及第三激光器的出射光所形成的光斑之間的相對位置關(guān)系，進而判斷如何調(diào)節(jié)聚焦機構(gòu)中的透鏡，例如，可以確定透鏡運動的方向，以及運動的距離。

在實際應(yīng)用中，透鏡位置的調(diào)節(jié)可以采用步進電機和凸輪來實現(xiàn)。根據(jù)各個激光器的光斑之間的相對位置關(guān)系，處理器可以直接確定出步進電機應(yīng)當行進的方向和行進步數(shù)，進而通知給驅(qū)動機構(gòu)。

通過準確識別各個激光器與光斑的對應(yīng)關(guān)系，能夠更加有針對性地對激光測振設(shè)備進行調(diào)焦(校準)，有效提高了調(diào)節(jié)的效率。

此外，從第三激光器的出射光路方向上觀察，第一光路改變裝置和第二光路改變裝置發(fā)出的光以及第三激光器所發(fā)出的光形成三棱錐體。也就是說，上述第一光路改變裝置、第二光路改變裝置以及第三激光器所發(fā)出的光在與第三激光器的出射光路垂直的平面上的照射點之間的連線形成三角形。以便在三維立體空間內(nèi)的實現(xiàn)各個方向上的振動測量。

優(yōu)選地，為了便于進行計算位移分量，三棱錐體的底面為直角三角形，從第三激光器的出射光路方向上觀察，第三激光器所發(fā)出的光為直角三角形的直角頂點。也就是說，上述第一光路改變裝置、第二光路改變裝置以及第三激光器所發(fā)出的光在與第三激光器的出射光路垂直的平面上的照射點之間的連線形成直角三角形，第三激光器所發(fā)出的光在上述平面上的照射點為該直角三角形的直角頂點，以便在進行三維空間內(nèi)的振動測量過程中，減少運算量。

在以上描述的實施例中，以驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動聚焦裝置的透鏡組中的至少部分透鏡運動(改變透鏡之間的相對位置)為例進行了說明。實際上，本發(fā)明的技術(shù)方案并不限于此。在其他實施例中，聚焦裝置中的部分或全部透鏡以可運動的方式安裝，并且，以這種方式安裝的光學鏡可以在手動機構(gòu)的驅(qū)動下運動，而并不限于在驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動下運動。例如，在圖1至圖4所示的實施例中，透鏡可以在手動機構(gòu)的驅(qū)動下，沿著光軸方向進行往復運動。

此外，在其他實施例中，聚焦裝置作為一個整體，以可運動的方式安裝。在聚焦裝置運動的情況下，其與第一至第三激光器、以及第一和第二光路改變機構(gòu)之間的相對位置關(guān)系就會改變，進而改變聚焦裝置出射光的匯聚位置，從而實現(xiàn)對焦。具體而言，可以通過驅(qū)動機構(gòu)(例如，電機等)驅(qū)動聚焦裝置運動以進行對焦，也可以通過手動機構(gòu)驅(qū)動聚焦裝置運動以進行對焦。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，還提供了一種激光測振設(shè)備的調(diào)節(jié)方法，用于調(diào)節(jié)上述實施例中激光測振設(shè)備的焦距。

如圖5所示，根據(jù)本發(fā)明實施例的調(diào)節(jié)方法包括：

步驟S501，圖像采集裝置拍攝由第一激光器、第二激光器以及第三激光器的出射光在預(yù)定焦距位置處所形成的光斑，得到光斑圖像；

步驟S503，處理器對光斑圖像進行分析，確定由第一激光器、第二激光器以及第三激光器的出射光所形成的光斑之間的相對位置關(guān)系；

步驟S505，根據(jù)相對位置關(guān)系，處理器控制驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動聚焦裝置中的多個透鏡中的至少部分透鏡運動，以調(diào)節(jié)聚焦裝置的焦距。

通過采用圖像采集裝置對激光器形成的光斑進行拍攝，以便根據(jù)各激光器所形成光斑的相對位置控制驅(qū)動機構(gòu)調(diào)節(jié)聚焦裝置的焦距，能夠?qū)⒍鄠€激光器的光束自動對準到一點，從而在對于工作距離的需求不同的場景中完成振動測量；并且，上述調(diào)節(jié)過程采用圖像識別的方式，因此在調(diào)節(jié)焦距時具有較高的精度，同時減少了人工操作量。

在一個實施例中，處理器進一步與第一激光器、第二激光器以及第三激光器中的至少之二連接，上述調(diào)節(jié)方法可以進一步包括：

在確定相對位置關(guān)系之前，處理器依次調(diào)節(jié)所連接的激光器出射光束的寬度，在每次調(diào)節(jié)一個激光器的出射光束的寬度后，圖像采集裝置對第一激光器、第二激光器以及第三激光器當前形成的光斑進行拍攝，處理器根據(jù)圖像采集裝置當前拍攝的圖像中光斑的變化情況，確定光斑與激光器之間的對應(yīng)關(guān)系?；趯?yīng)關(guān)系，處理器就可以確定由第一激光器、第二激光器以及第三激光器的出射光所形成的光斑之間的相對位置關(guān)系。之后，處理器可以根據(jù)相對位置關(guān)系控制驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動聚焦裝置中的多個透鏡中的至少部分透鏡運動，將聚焦裝置的焦距調(diào)節(jié)至預(yù)定焦距位置處。

通過由處理器分別控制每個激光器所發(fā)出光束的寬度，并對相應(yīng)的光斑進行識別，能夠準確地識別各個激光器與光斑的對應(yīng)關(guān)系，進而能夠更加有針對性地進行調(diào)節(jié)，有效提高了校準的效率。

此外，在一個實施例中，在調(diào)節(jié)聚焦裝置的焦距時，處理器多次控制驅(qū)動機構(gòu)，以驅(qū)動聚焦裝置中的多個透鏡中的至少部分透鏡運動，改變聚焦裝置的焦距。其中，在處理器每次控制驅(qū)動機構(gòu)改變聚焦裝置的焦距后，圖像采集裝置均對本次焦距改變后的光斑進行拍攝；根據(jù)當前拍攝的圖像中第一激光器、第二激光器以及第三激光器的出射光所形成的光斑之間的相對位置關(guān)系，處理器確定進行下一次聚焦裝置中的多個透鏡中的至少部分透鏡運動的距離，直至第一光路改變裝置、第二光路改變裝置以及第三激光器的出射光在預(yù)定焦距位置處所形成的光斑重合。

通過采用閉環(huán)控制的方式以多次調(diào)節(jié)改變焦距，根據(jù)前一次調(diào)節(jié)的結(jié)果進行下一次調(diào)節(jié)，能夠自動修正聚焦裝置的焦距，進一步提高焦距調(diào)節(jié)的精度，進而提高振動測量的準確性。

綜上所述，借助于本發(fā)明的技術(shù)方案，采用光路改變裝置來改變激光器的出射光路，使得多個激光器發(fā)出的平行光束能夠彼此更加靠近，只要通過相對小型的鏡組即可接收到所有的平行光，從而避免在聚焦裝置中采用大尺寸透鏡，減小了激光測振設(shè)備的體積和重量，讓激光測振設(shè)備的安裝更加容易和方便；此外，相比于大尺寸透鏡，小型的鏡組的價格更加便宜，制造也更加容易，所以本發(fā)明的激光測振設(shè)備還有效降低了設(shè)備的成本，讓設(shè)備的制造更加容易，有助于大規(guī)模部署和使用。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。