CN108332946A - 一种微透镜阵列模具车削加工中的反射焦距在位检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种微透镜阵列模具的表面测量方法。通过机床加工系统、反射焦距测量系统和上位机系统实现，其中上位机系统包括机床轨迹代码生成系统、CCD视觉处理系统和误差分析系统。在完成微透镜阵列模具的加工后，机床加工系统按照机床轨迹代码生成系统生成的测量轨迹进行运动，通过反射焦距测量系统对微透镜阵列模具上各个子单元进行焦距测量，并分析其加工误差。该方法可使用在超精密机床上，实现微透镜阵列模具的反射焦距、加工一致性的在位检测，也可确保模具在注塑时的注塑透镜阵列焦距及一致性。

Description

一种微透镜阵列模具车削加工中的反射焦距在位检测方法

技术领域

本发明属于超精密加工的光学曲面测量技术领域，涉及一种微透镜阵列模具的表面测量方法。

背景技术

随着光学技术的发展，阵列式的光学元件在国防、工业、民用等各个领域的应用日益广泛，如各种微透镜阵列的光学元件，具有体积小、集成度高、成像清晰等优势，广泛应用于各种光学领域。

对于微透镜阵列，我们需要确保单个透镜单元的尺寸精度、多个透镜单元的相对位置精度、多个透镜单元的光学性质等。在传统的制造中，生产者一般使用超精密快刀伺服车削或慢刀伺服车削的方法完成微透镜结构阵列模具的加工。若使用慢刀伺服技术超精密车削技术加工透镜阵列模具，主轴按照位置控制模式进行旋转，机床的C,X,Z轴联动。刀具所在的刀架处于Z轴上，根据C轴反馈的位置信号，进行Z轴方向的移动。在加工前，操作人员根据加工件的形貌尺寸，计算不同C轴角度和X轴位移所对应的Z轴的高度，从而编写加工程序进行加工。在加工后，操作人员将工件取下，在测量装置上对模具上各个子单元进行尺寸的检测，后再重新装夹进行补偿加工。

然而，这样的方法测量操作繁琐，尤其对阵列上子单元数量多的工件耗时长，由于引入装夹误差，也增加了补偿加工的难度。因此，需要一种针对微透镜阵列模具的结构特点，能提高检测速度、避免二次装夹误差超精密微透镜结构阵列模具加工的检测方法。

使用测量微透镜阵列模具的反射光学特性的方法，可以提高检测的速度，实现自动检测。通过在位检测的形式，可以充分利用超精密机床的运动机构、以及加工路径轨迹，既能避免二次装夹误差，也能进一步提高检测速度，实现自动检测。

发明内容

本发明目的为了解决传统微透镜阵列加工误差的测量方法存在的耗时长、成本高等问题，提出通过透镜模具的反射光学特性来确认加工质量的一种在位测量方法。该方法充分利用超精密机床各轴的运动，以及微透镜阵列的加工代码、轨迹，实现对透镜阵列模具的表面反射焦距的在位测量。基于对微透镜阵列中各个子单元反射焦距的测量，得出各子单元的加工尺寸精度及一致性是否达标。此方法硬件成本低，测量精度有保障，测量速度快，能便捷地比对各个子透镜反射焦距的一致性。

本发明中微透镜阵列模具上各子单元为凹面镜形状，实现本发明中面向微透镜阵列模具超精密车削加工中的模具反射焦距在位检测方法的装置包括：一套机床加工系统、一套用于凹面反射镜的反射焦距测量系统和一套上位机系统。所述上位机系统包括机床轨迹代码生成系统、CCD视觉处理系统和误差分析系统。机床加工系统是一种超精密五轴加工机床，配置了XYZBC五个轴，加工时，工件安装在C轴上，既能够随着C轴旋转，又能够随着XY轴在XY平面上移动，刀具安装在B轴转台上，既能够随B轴旋转，又能够随Z轴平移。反射焦距测量系统安装在B轴转台上，用于对加工后的微透镜阵列模具上子单元进行反射成像。CCD视觉处理系统用于接收该反射成像信号，并对成像信号进行分析和处理。

该方法包括以下步骤：

(1)进行反射焦距测量系统与机床加工系统的标定工作，选用一个在端面中心加工了凹面镜且加工质量合格的圆柱形工件作为标准标定工件，用于进行所述标定，该圆柱形工件高度为h₀，反射焦距为f₀，将标准标定工件装夹在机床C轴中心上，调整工件的装夹位置，使得标准标定工件的凹面镜中心轴线与C轴回转中心同轴，将机床B轴旋转，使得反射焦距测量系统基本对准工件。

(2)机床轨迹代码生成系统将标定校准代码发送给机床加工系统，机床加工系统运行标定校准代码，其XYZB轴按照该标定校准代码在一定范围内进行移动找准，直到CCD视觉处理系统检测到标准标定工件上凹面镜的反射成像信号，且该凹面镜的反射成像图像的清晰度评价函数达到最大值F₀，采用SMD评价函数按照公式(1)对反射图像成像的清晰度进行评价，

G₁(x,y)＝|I(x,y)-I(x+1,y)|

G₂(x,y)＝|I(x,y)-I(x,y-1)|

其中，(x,y)表示像素点坐标，I是表示该像素点的灰度值，当反射成像图像的清晰度评价函数达到最大值F₀时，记录此刻XYZB轴的坐标值(X_DT,Y_DT,Z_DT,B_DT)。

(3)从C轴上取下标准标定工件，安装上待加工工件，将机床B轴旋转，切换到加工模式，刀具回到加工位置，在使用对刀仪完成加工前的对刀工作后，机床加工系统运行加工代码，进行微透镜阵列模具的加工。

(4)加工完成后的微透镜阵列模具工件，其基面高度为h_w，每个子单元的反射焦距理论值为f_w，将B轴旋转，装置切换到在位检测模式，机床的XYZB轴移动到(X_DT,Y_DT,Z_DT+h_w-h₀+f_w-f₀,B_DT)，反射焦距测量系统对准工件，以进行微透镜阵列模具反射焦距的在位检测。

(5)机床轨迹代码生成系统根据微透镜阵列的尺寸设计参数或加工代码，计算出微透镜阵列模具工件上各个子单元的反射焦点位置在机床坐标系下的坐标值，并规划出相应的测量轨迹，生成机床各轴的测量运动代码，传给机床加工系统中。

(6)机床加工系统的XYZB轴按照机床轨迹代码生成系统生成的测量运动代码，移动到各个子单元的反射焦点检测的位置进行检测，CCD视觉处理系统对检测到的图像清晰度值按照公式(2)进行判定，

F≥C·F₀ (2)

其中C＝0.9，表示判定系数，若清晰度值F满足判定公式(2),则认为成像清晰，可直接进行反射焦距测量；当CCD视觉处理系统检测到有子单元成像的清晰度不满足公式(2)时，认为成像不清晰，则由上位机系统调用小范围搜索程序，生成搜索运动代码，驱动机床的XYZB轴进行小范围调整，直到成像清晰度值满足判定公式(2)，再进行反射焦距的测量；若在小范围搜索完成后，成像清晰度仍不满足公式(2)，则判定该子单元加工的粗糙度不达标；结合机床各个轴调整运动的位移和CCD视觉处理系统的测量数据，可计算出各个子单元的焦点位置和反射焦距。

(7)误差分析系统作用根据第(6)步中测得的各子单元的反射焦距，分析微透镜阵列模具的加工误差。

对于步骤(5)，可使用如下方法进行机床加工系统测量运动代码的生成：

进行在位检测前，机床轨迹代码生成系统根据微透镜阵列模具工件的设计参数，计算出加工后的模具工件上各个子单元中心点在工件坐标系下的XY值(X_W,Y_W)；

结合步骤(2)中得出反射焦距测量系统对中时的机床坐标值(X_DT,Y_DT,Z_DT,B_DT)，可用公式(3)计算出反射焦距测量系统在测量微透镜阵列各个子单元的反射焦距时的机床坐标系下的坐标值(X’_DT,Y’_DT,Z’_DT,B’_DT)，据此生成机床加工系统的测量运动代码

对于本发明中的反射焦距测量系统，可具有如下所述的结构：反射焦距测量系统沿光路行进方向包括，光源、分划板、平行光管、准直物镜、分光镜、中继透镜、自准直仪和CCD相机，其中，平行光管中依次放置光源、分划板和准直物镜，分划板位于准直物镜的焦平面上，使得光源出射的光线经过分划板、准直物镜后从平行光管中射出平行光线，光线透过分光镜照射到所述标准标定工件或者加工而成的微透镜阵列模具的子单元上，被反射后反射光线经过分光镜反射，经过中继透镜和自准直仪入射到CCD相机的靶面上，将光学信号转化为CCD相机的电信号进行处理。

对该反射焦距测量系统而言，光线经过分划板，被微透镜阵列模具中的一个待测子单元反射后对分划板成像在该待测子单元的反射焦平面上，形成平行分布的条纹状图案，CCD靶面获取位于待测子单元反射焦平面的像，假设平行光管中准直物镜的焦距为f，该待测子单元的反射焦距为f’，分划板的分划图形平行线间距为y，在CCD靶面得到间距为y’的平行条纹线，则有如下关系：

通过检测CCD靶面上平行条纹线间距y’，即可计算出子单元的反射焦距。

对于CCD拍摄到的图像，在计算平行线间距y’时，首先使用Canny算子进行边缘检测，找到CCD图像中的平行线成像，提取平行直线，通过CCD图像中平行直线间的像素点数量，计算平行线的距离，为提高测量精度，取多条平行线多个位置进行测量计算再取平均值。

步骤(6)中小范围搜索可采用如下所述的方法：在检测模式下，当CCD视觉处理系统检测到某子单元成像不清晰时，上位机系统调用搜索代码，以当前坐标(x_i,y_i,z_i)为参考，驱动机床的XYZ轴按照公式(5)描述的范围进行运动，同时CCD视觉处理系统检测该子单元的反射成像清晰度评价函数F值，直到找到满足判定公式(2)的位置，记录相应的XYZ轴坐标值，并测量计算焦距，

其中，ε₁,ε₂为搜索系数，r为子单元的轮廓半径，s为子单元的深度。

综上所述，本发明的优点在于：测量过程中在机床运动系统的基础上，只需要反射焦距测量系统和上位机系统，不需要额外的运动机构，从而避免了额外运动机构的误差；此外由于使用的是光学特性来判定加工质量，可以提高检测效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例所述面向微透镜阵列模具超精密车削加工的模具反射焦距在位检测方法系统构成图。

图2是本发明实施例在位检测系统的加工状态示意图。

图3是本发明实施例在位检测系统的在位测量状态示意图。

图4是本发明实施例的反射焦距测量系统3构成示意图。

图中，1.工件，2.刀具，3.反射焦距测量系统，4.上位机系统，5.CCD相机，6.机床加工系统，7.平行光管，8.分光镜，9.中继透镜，10.自准直仪，11.光源，12.分划板，13.准直物镜。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

超精密车削加工微透镜阵列本身精度要求高，加工的表面粗糙度一般在10nm左右，属于镜面加工，工件表面可以实现光线的反射。对于微透镜阵列模具，其各个子单元可视为一个凹面反射镜，达到加工精度要求的微透镜阵列模具，其各个子单元具有一致的焦距、焦点。通过对各个子单元焦距、成像清晰度的检测，可分析判断各个子单元的加工质量。

对于球面反射镜，反射镜的半径r满足公式(1)，其中f’为反射镜的焦距，因此，反射镜的焦距可以作为判断加工质量的标准。

r＝2f′ (1)

图1是本发明实施例中面向微透镜阵列模具超精密车削加工的模具反射焦距在位检测方法系统构成图。在本实施例中，加工而成的微透镜阵列模具上各子单元为凹面镜形状。如附图1所示，实现本发明中在位测量方法的装置包括：一套机床加工系统6、一套用于凹面反射镜的反射焦距测量系统3和一套上位机系统4，所述上位机系统4包括机床轨迹代码生成系统、CCD视觉处理系统和误差分析系统。机床加工系统6是一种超精密五轴加工机床，配置了XYZBC五个轴，加工时，工件1安装在C轴上，既能够随着C轴旋转，又能够随着XY轴在XY平面上移动，刀具2安装在B轴转台上，既能够随B轴旋转，又能够随Z轴平移；反射焦距测量系统3安装在B轴转台上，用于对加工后的微透镜阵列模具上子单元进行反射成像；CCD视觉处理系统用于接收该反射成像信号，并对成像信号进行分析和处理。

如说明书附图4所示，所述反射焦距测量系统3沿光路行进方向包括：光源11、分划板12、平行光管7、准直物镜13、分光镜8、中继透镜9、自准直仪10和CCD相机5，其中，平行光管7中依次放置光源11、分划板12和准直物镜13，分划板12位于准直物镜13的焦平面上，使得光源11出射的光线经过分划板12、准直物镜13后从平行光管7中射出平行光线，光线透过分光镜8照射到目标单元上，被反射后反射光线经过分光镜8反射，经过中继透镜9和自准直仪10入射到CCD相机5的靶面上，将光学信号转化为CCD相机5的电信号进行处理。

本发明实施例中所提供的在位检测方法主要包括以下几个步骤：

1.标定操作

在安装上反射焦距测量系统3后，需对反射焦距测量系统3的位置进行标定，上位机系统4才能确认反射焦距测量系统3在机床坐标系下的位置。标定时，将一个端面中心加工了凹面镜且加工质量合格的圆柱形工件装夹在C轴上，该工件的尺寸已知，其高度为h₀，反射焦距为f₀，本发明中称该工件为标准标定工件。调整标准标定工件的装夹位置，使凹面镜中心轴线与C轴回转中心同轴。B轴切换到测量模式下，反射焦距测量系统3中光照射到标准标定工件上，驱动机床的XYZB轴在一定范围内移动寻找标准标定工件的焦点位置，使标准标定工件反射成像在CCD相机5并且所成图像达到最大清晰度，记录此时的机床坐标值(X_DT,Y_DT,Z_DT,B_DT)。

常用的调焦评价函数有灰度差分绝对值之和(SMD)、灰度方差、Laplacian函数、平方梯度、Tenen-Grad函数、熵函数及基于图像变换的函数等。SMD评价函数具有计算效率高的特点，本发明采用SMD评价函数作为清晰度评价方法，其中清晰度数值F由如下公式进行描述：

其中，

G₁(x,y)＝|I(x,y)-I(x+1,y)|

G₂(x,y)＝|I(x,y)-I(x,y-1)|

(x,y)表示像素点坐标，I是表示该像素点的灰度值。

这是一种传统的灰度差分评价函数，对灰度值水平和垂直方向做差，F值越大则图像更清晰。

在CCD视觉处理系统对标准标定工件的成像检测过程中，当清晰度函数F数值达到最大值F₀时，记下此刻对应的机床坐标值机床坐标值(X_DT,Y_DT,Z_DT,B_DT)。

2.微透镜阵列模具的加工

从C轴上取下标准标定工件，安装上待加工工件，将机床B轴旋转，切换到加工模式，刀具2回到加工位置，在使用对刀仪完成加工前的对刀工作后，机床加工系统6运行加工代码，进行微透镜阵列模具的加工，如附图2所示。

3.微透镜阵列模具的加工检测

加工完成后的微透镜阵列模具工件，其基面高度为h_w，每个子单元的反射焦距理论值为f_w，f_w可根据子单元半径按照公式(1)计算得出，将B轴旋转，装置切换到在位检测模式，机床的XYZB轴移动到(X_DT,Y_DT,Z_DT+h_w-h₀+f_w-f₀,B_DT)，反射焦距测量系统3对准工件，以进行微透镜阵列模具反射焦距的在位检测，如附图3所示。

(1)生成机床加工系统6的测量运动代码

本发明的测量系统使用机床各个运动轴进行运动测量，需要对机床系统写入相应的运动代码，该运动代码由机床轨迹代码生成系统生成。进行在位检测前，机床轨迹代码生成系统根据微透镜阵列模具工件的设计参数，计算出加工后的模具工件上各个子单元中心点在工件坐标系下的XY值(X_W,Y_W)。

结合标定操作中得出的反射焦距测量系统3对中时的机床坐标值(X_DT,Y_DT,Z_DT,B_DT)，可用公式(3)计算出反射焦距测量系统3在测量微透镜阵列各个子单元的反射焦距时的机床坐标系下的坐标值(X’_DT,Y’_DT,Z’_DT,B’_DT)，据此生成机床加工系统6的测量运动代码。

(2)对微透镜阵列模具上各子单元进行对焦成像

机床加工系统6的XYZB轴按照机床轨迹代码生成系统生成的测量运动代码，移动到各个子单元的反射焦点检测的位置进行检测，CCD视觉处理系统对检测到的图像清晰度值按照公式(4)进行判定，

F≥C·F₀ (4)

其中C＝0.9，表示判定系数。

若清晰度值F满足判定公式(4),则认为该子单元成像清晰，可直接进行反射焦距测量；当CCD视觉处理系统检测到有子单元成像的清晰度不满足公式(4)时，认为成像不清晰，则由上位机系统4调用小范围搜索程序，生成搜索运动代码，驱动机床的XYZB轴进行小范围调整，直到成像清晰度值满足判定公式(4)，再进行反射焦距的测量；若在小范围搜索完成后，成像清晰度仍不满足公式(4)，则判定该子单元加工的粗糙度不达标。其中，在检测到某子单元反射成像不清晰时，进行小范围调整的方法如下：

上位机系统4调用搜索代码，以当前坐标(x_i,y_i,z_i)为参考，驱动机床的XYZ轴按照公式(5)描述的范围进行运动，同时CCD视觉处理系统检测该子单元的反射成像清晰度评价函数F值，直到找到满足判定公式(4)的位置，记录相应的XYZ轴坐标值，并测量计算该反射焦距，

其中，ε₁,ε₂为搜索系数，r为子单元的轮廓半径，s为子单元的深度。

(3)子单元反射焦距的计算

结合机床各个轴调整运动的位移和CCD视觉处理系统的测量数据，计算出各个子单元的焦点位置和反射焦距。

如说明书附图4所示，光线经过分划板12，被微透镜阵列模具中的一个待测子单元反射后对分划板12成像在该待测子单元的反射焦平面上，形成平行分布的条纹状图案，CCD靶面获取位于待测子单元反射焦平面的像，假设平行光管7中准直物镜13的焦距为f，该待测子单元的反射焦距为f’，分划板12的分划图形平行线间距为y，在CCD靶面得到间距为y’的平行条纹线，则有如下关系：

CCD视觉处理系统通过检测CCD靶面上平行条纹线间距y’，即可计算出子单元的反射焦距。

对于CCD相机5拍摄到的图像，CCD视觉处理系统在计算平行线间距y’时，首先使用Canny算子进行边缘检测，找到CCD图像中的平行线成像，提取平行直线，通过CCD图像中平行直线间的像素点数量，计算平行线的距离，为提高测量精度，取多条平行线多个位置进行测量计算再取平均值。

4.加工误差分析

误差分析系统作用根据上一步中测得的各子单元的反射焦距，分析微透镜阵列模具的加工误差。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种面向微透镜阵列模具超精密车削加工中的模具反射焦距在位检测方法，所述微透镜阵列模具上各子单元为凹面镜形状，实现该在位检测方法的装置包括：一套机床加工系统、一套用于凹面反射镜的反射焦距测量系统和一套上位机系统，所述上位机系统包括机床轨迹代码生成系统、CCD视觉处理系统和误差分析系统；机床加工系统是一种超精密五轴加工机床，配置了XYZBC五个轴，加工时，工件安装在C轴上，既能够随着C轴旋转，又能够随着XY轴在XY平面上移动，刀具安装在B轴转台上，既能够随B轴旋转，又能够随Z轴平移；反射焦距测量系统安装在B轴转台上，用于对加工后的微透镜阵列模具上子单元进行反射成像；CCD视觉处理系统用于接收该反射成像信号，并对成像信号进行分析和处理；

其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)进行反射焦距测量系统与机床加工系统的标定工作，选用一个在端面中心加工了凹面镜且加工质量合格的圆柱形工件作为标准标定工件，用于进行所述标定，该圆柱形工件高度为h₀，反射焦距为f₀，将标准标定工件装夹在机床C轴中心上，调整工件的装夹位置，使得标准标定工件的凹面镜中心轴线与C轴回转中心同轴，将机床B轴旋转，使得反射焦距测量系统基本对准工件；

(2)机床轨迹代码生成系统将标定校准代码发送给机床加工系统，机床加工系统运行标定校准代码，其XYZB轴按照该标定校准代码在一定范围内进行移动找准，直到CCD视觉处理系统检测到标准标定工件上凹面镜的反射成像信号，且该凹面镜的反射成像图像的清晰度评价函数达到最大值F₀，采用SMD评价函数按照公式(1)对反射图像成像的清晰度进行评价，

G₁(x,y)＝|I(x,y)-I(x+1,y)|

G₂(x,y)＝|I(x,y)-I(x,y-1)|

其中，(x,y)表示像素点坐标，I是表示该像素点的灰度值，当反射成像图像的清晰度评价函数达到最大值F₀时，记录此刻XYZB轴的坐标值(X_DT,Y_DT,Z_DT,B_DT)；

(3)从C轴上取下标准标定工件，安装上待加工工件，将机床B轴旋转，切换到加工模式，刀具回到加工位置，在使用对刀仪完成加工前的对刀工作后，机床加工系统运行加工代码，进行微透镜阵列模具的加工；

(4)加工完成后的微透镜阵列模具工件，其基面高度为h_w，每个子单元的反射焦距理论值为f_w，将B轴旋转，装置切换到在位检测模式，机床的XYZB轴移动到(X_DT,Y_DT,Z_DT+h_w-h₀+f_w-f₀,B_DT)，反射焦距测量系统对准工件，以进行微透镜阵列模具反射焦距的在位检测；

(5)机床轨迹代码生成系统根据微透镜阵列的尺寸设计参数或加工代码，计算出微透镜阵列模具工件上各个子单元的反射焦点位置在机床坐标系下的坐标值，并规划出相应的测量轨迹，生成机床各轴的测量运动代码，传给机床加工系统中；

(6)机床加工系统的XYZB轴按照机床轨迹代码生成系统生成的测量运动代码，移动到各个子单元的反射焦点检测的位置进行检测，CCD视觉处理系统对检测到的图像清晰度值按照公式(2)进行判定，

F≥C·F₀ (2)

其中C＝0.9，表示判定系数，若清晰度值F满足判定公式(2),则认为成像清晰，可直接进行反射焦距测量；当CCD视觉处理系统检测到有子单元成像的清晰度不满足公式(2)时，认为成像不清晰，则由上位机系统调用小范围搜索程序，生成搜索运动代码，驱动机床的XYZB轴进行小范围调整，直到成像清晰度值满足判定公式(2)，再进行反射焦距的测量；若在小范围搜索完成后，成像清晰度仍不满足公式(2)，则判定该子单元加工的粗糙度不达标；结合机床各个轴调整运动的位移和CCD视觉处理系统的测量数据，可计算出各个子单元的焦点位置和反射焦距；

(7)误差分析系统作用根据第(6)步中测得的各子单元的反射焦距，分析微透镜阵列模具的加工误差。

2.如权利要求1中所述一种面向微透镜阵列模具超精密车削加工中的模具反射焦距在位检测方法，其特征在于，步骤(5)中，机床轨迹代码生成系统生成测量运动代码的步骤如下：

进行在位检测前，机床轨迹代码生成系统根据微透镜阵列模具工件的设计参数，计算出加工后的模具工件上各个子单元中心点在工件坐标系下的XY值(X_W,Y_W)；

结合步骤(2)中得出反射焦距测量系统对中时的机床坐标值(X_DT,Y_DT,Z_DT,B_DT)，可用公式(3)计算出反射焦距测量系统在测量微透镜阵列各个子单元的反射焦距时的机床坐标系下的坐标值(X’_DT,Y’_DT,Z’_DT,B’_DT)，据此生成机床加工系统的测量运动代码

3.如权利要求1中所述一种面向微透镜阵列模具超精密车削加工中的模具反射焦距在位检测方法，其特征在于，所述反射焦距测量系统沿光路行进方向包括：光源、分划板、平行光管、准直物镜、分光镜、中继透镜、自准直仪和CCD相机，其中，平行光管中依次放置光源、分划板和准直物镜，分划板位于准直物镜的焦平面上，使得光源出射的光线经过分划板、准直物镜后从平行光管中射出平行光线，光线透过分光镜照射到所述标准标定工件或者加工而成的微透镜阵列模具的子单元上，被反射后反射光线经过分光镜反射，经过中继透镜和自准直仪入射到CCD相机的靶面上，将光学信号转化为CCD相机的电信号进行处理。

4.如权利要求3中所述一种面向微透镜阵列模具超精密车削加工中的模具反射焦距在位检测方法，其特征在于，光线经过分划板，被微透镜阵列模具中的一个待测子单元反射后对分划板成像在该待测子单元的反射焦平面上，形成平行分布的条纹状图案，CCD靶面获取位于待测子单元反射焦平面的像，假设平行光管中准直物镜的焦距为f，该待测子单元的反射焦距为f’，分划板的分划图形平行线间距为y，在CCD靶面得到间距为y’的平行条纹线，则有如下关系：

CCD视觉处理系统通过检测CCD靶面上平行条纹线间距y’，即可计算出子单元的反射焦距。

5.如权利要求4中所述一种面向微透镜阵列模具超精密车削加工中的模具反射焦距在位检测方法，其特征在于，对于CCD相机拍摄到的图像，CCD视觉处理系统在计算平行线间距y’时，首先使用Canny算子进行边缘检测，找到CCD图像中的平行线成像，提取平行直线，通过CCD图像中平行直线间的像素点数量，计算平行线的距离，为提高测量精度，取多条平行线多个位置进行测量计算再取平均值。

6.如权利要求1中所述一种面向微透镜阵列模具超精密车削加工中的模具反射焦距在位检测方法，其特征在于，步骤(6)中小范围搜索方法如下：在检测模式下，当CCD视觉处理系统检测到某子单元成像不清晰时，上位机系统调用搜索代码，以当前坐标(x_i,y_i,z_i)为参考，驱动机床的XYZ轴按照公式(5)描述的范围进行运动，同时CCD视觉处理系统检测该子单元的反射成像清晰度评价函数F值，直到找到满足判定公式(2)的位置，记录相应的XYZ轴坐标值，并测量计算焦距，

其中，ε₁,ε₂为搜索系数，r为子单元的轮廓半径，s为子单元的深度。