光电探测器光学中心高精度自动校准技术

陈明方1，王修1，魏松坡2，朱全洲2，王明华2，严如玉1（1昆明理工大学机电工程学院；2河南平原光电有限公司）

摘要：针对透镜型光子单元探测器（简称光探）存在的光学中心校准精度低、一致性差、劳动强度大以及效率极其低下等问题，提出了一种高精度全自动光学中心校准系统。首先，通过高精度夹持机构与μm 级光学显微镜图像采集系统构建物理调节平台；接着，采用改进归一化匹配算法提取光探的光学中心坐标值，并结合最小二乘滤波与旋转拟合算法获取光探机械定位中心的精确坐标值；最后，通过μm 级差动伺服调节，使光探机械定位中心与光学中心同轴度误差控制在20 μm 以内。对比人工标定结果与系统自标定结果可知，偏差Δx 均值小于等于0.87 μm，Δy 均值小于等于0.76 μm，且Δx和Δy 的标准差分别为1.1 μm 和1.0 μm，这表明所提系统的自标定精度和稳定性较好。此外，所提系统完成单次全流程校准的耗时不超过3 min，相比传统校准工艺（耗时约为25 min），整体校准效率提升约8.3 倍，在校准精度、一致性和校准效率均得到显著提升。

关键词：光学中心校准；视觉辅助系统；归一化互相关匹配；中心拟合算法；同轴度