光学扫描系统是激光打印机的核心部件，通过出射激光束完成光电信息转换，直接影响打印机的打印效果。系统由透镜组构成，其光学设计、加工制造、安装误差会影响系统成像质量，从而改变出射激光束的光斑形状，影响打印质量。故对出射激光束光斑的检测可以直接反应激光打印机光学扫描系统的误差，成为其质量监控的技术手段。目前，对光学扫描系统的检测采用基于面型检测与光学像质评价的方式，不能直接反映成像质量，且依赖人工操作，降低了检测效率与精度。如何实现对出射激光束光斑的高效率高精度的自动化检测，通过检测结果判定系统的成像质量，从而提高检测的效率、确保产品质量，这个研究对激光打印机的开发具有重要的意义。 本课题以激光打印机光学扫描系统自动检测装置为研究对象，首先以光学扫描系统透镜组的光学原理分析为基础，确定检测方式并建立控制的参数；利用图像传感器实现了光斑图像的采集与处理；搭建了运动控制平台，借助高精度控制系统实现自动化检测过程。 论文主要研究内容如下： 1.光学扫描系统的成像特征与检测方法。根据像面光斑一致性与像平面特点，确定将像面上关键位置光斑大小作为系统成像质量的判断依据。根据线性成像原理，通过Zemax多重结构仿真确定了转镜转角与相机采集点的对应位置关系，为运动控制系统提供参数依据； 2.搭建了光斑测试装置。根据检测需求与技术指标，提出了整体的设计方案，并完成了装置搭建，包括光束偏转结构、光束接收结构的设计与硬件选型。实际实验显示，光束偏转结构定位精度为0.03°，光束接收结构定位精度为0.01mm，可以实现对光斑的准确采集； 3.光斑图像的处理方法。根据光斑图像成像特点，对常见的光斑质心检测、光斑尺寸计算方法进行了分析，利用双边滤波、阈值分割、光斑质心最小二乘圆拟合法、二阶矩法等算法，实现了目标光斑直径的检测； 4.控制系统的控制策略与算法。根据光路传播原理，采取并行同步控制策略，利用S型加减速曲线实现了电机运动状态的优化。针对滚珠丝杠滑台机械结构导致的定位不准问题，采用了全闭环控制方式对误差进行补偿。实现了高精度的自动化检测。
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