CN108917649A - 一种大口径非球面镜结构光检测方法 - Google Patents

一种大口径非球面镜结构光检测方法 Download PDF

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刘江
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    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
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Abstract

本发明公开了一种大口径非球面镜结构光检测方法，包括以下步骤：S1、选定坐标原点，且通过坐标原点设立X轴、Y轴和Z轴，在坐标原点设置高清电荷耦合器件摄像机，在X轴和Y轴上设置激光发生器和柱面透镜，将大口径非球面镜放置到坐标轴上；S2、激光发生器发射出的激光通过柱面透镜照射到大口径非球面镜上，大口径非球面镜对结构光进行高度调制，被调制的结构光信息被高清电荷耦合器件摄像机采集，并将结构光信息传送到处理系统中分析即可得到大口径非球面镜的面形；本发明整个过程只需要开始确定坐标轴，模型的建立过程简单，后续的调整步骤少，生产成本低，而且加工误差几乎为零，装调误差也少，而且精度高。

Description

一种大口径非球面镜结构光检测方法
技术领域
本发明涉及光学检测技术领域，尤其涉及一种大口径非球面镜结构光检测方法。
背景技术
随着先进光学加工和检测技术的不断发展，以非球面为关键元件的精密光学系统在天体观察、空间遥感系统和强激光武器等诸多领域中得到了越来越广泛的应用。在光学设计中采用非球面元件具有球面镜无法比拟的优点，如可增加光学设计的自由度、改善像质、简化结构、减轻重量等特点，然而现代大中型光学非球面镜制造技术的核心思想是确定性加工，要求对面形误差进行定量检测和修正，为此，要实现非球面镜的高效率、高精度加工必须以精确、快速的非球面检测技术为前提，所以光学非球面元件尤其是大口径非球面镜的高精度检测成为现在的一个热点问题。非球面镜的定量检测方法一般有无像差点法和补偿器零位检验法，无像差点法对检测大口径、大相对口径非球面镜所需的高精度大口径辅助镜的制造非常困难，并且被测非球面镜测量精度受辅助镜精度限制，补偿器零位检验法对于不同被测非球面光学元件，一般都需要专门设计特定的补偿器，不仅提高了成本、延长了周期，而且辅助元件本身将会引入一定的加工误差和装调误差。
因此，我们提出了一种大口径非球面镜结构光检测方法用于解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在检测过程繁琐，制作成本高和生产周期长的缺点，而提出的一种大口径非球面镜结构光检测方法。
一种大口径非球面镜结构光检测方法，包括以下步骤：S1、选定坐标原点，且通过坐标原点设立X轴、Y轴和Z轴，在坐标原点的四周固定设置高清电荷耦合器件摄像机，并且在X轴和Y轴上固定设置激光发生器和柱面透镜，将大口径非球面镜放置到坐标轴上；S2、将高清电荷耦合器件摄像机和激光发生器的开关打开，激光发生器发射出的激光通过柱面透镜照射到大口径非球面镜上，大口径非球面镜对结构光进行高度调制，被调制的结构光信息被高清电荷耦合器件摄像机采集，并将结构光信息传送到处理系统中分析即可得到大口径非球面镜的面形。
优选的，所述高清电荷耦合器件摄像机共有六个，且高清电荷耦合器件摄像机以坐标原点为圆心呈圆形排列，且高清电荷耦合器件摄像机两两之间的角度为60°，并且摄像机不位于X轴、Y轴和Z轴上。
优选的，所述激光发生器和柱面透镜各有四个，且激光发生器和柱面透镜在X轴和Y轴上各有两个，并且在X轴和Y轴上的激光发生器和柱面透镜通过坐标原点对称，并且激光发生器与坐标原点的距离大于柱面透镜与坐标原点的距离。
优选的，所述大口径非球面镜放置到坐标轴上的过程是：确定大口径非球面镜的中心点，将大口径非球面镜放置在坐标轴上，且大口径非球面镜的中心点与坐标原点相互重合。
优选的，所述处理系统包括图像信息采集系统、图像信息分析系统和图像信息成像系统，图像信息采集系统接收高清电荷耦合器件摄像机传递的调制的结构光信息，并将调制的结构光信息传递到图像信息分析系统中，图像信息分析系统通过图像三维解析的原理计算得到图像三维位置信息并将信息传递到图像信息成像系统中，图像信息成像系统通过图像三维位置信息建立相关的坐标轴并还原大口径非球面镜的面形。
优选的，所述高清电荷耦合器件摄像机拍摄结构光反射到大口径非球面镜的弯曲程度，并解调弯曲程度得到相位，再将相位转化为调制的高度。
本发明的有益效果是：本发明在对大口径非球面镜进行检测前建立X轴、Y轴和Z轴的坐标系，在检测大口径非球面镜时只需要确定大口径非球面镜的中心点，并将大口径非球面镜的中心点与坐标原点相互重合，并通过结构光和摄像机来确定大口径非球面镜的调制的高度位置信息，并将调制的信息分析处理得到大口径非球面镜的面形，整个过程只需要开始确定坐标轴，模型的建立过程简单，后续的调整步骤少，生产成本低，而且加工误差几乎为零，装调误差也少，而且精度高。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例：一种大口径非球面镜结构光检测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、选定坐标原点，且通过坐标原点设立X轴、Y轴和Z轴，在坐标原点的四周固定设置高清电荷耦合器件摄像机(高清电荷耦合器件摄像机共有六个，且高清电荷耦合器件摄像机以坐标原点为圆心呈圆形排列，且高清电荷耦合器件摄像机两两之间的角度为60°，并且摄像机不位于X轴、Y轴和Z轴上)，并且在X轴和Y轴上固定设置激光发生器和柱面透镜(激光发生器和柱面透镜各有四个，且激光发生器和柱面透镜在X轴和Y轴上各有两个，并且在X轴和Y轴上的激光发生器和柱面透镜通过坐标原点对称，并且激光发生器与坐标原点的距离大于柱面透镜与坐标原点的距离)，将大口径非球面镜放置到坐标轴上，放置过程是：确定大口径非球面镜的中心点，将大口径非球面镜放置在坐标轴上，且大口径非球面镜的中心点与坐标原点相互重合；S2、将高清电荷耦合器件摄像机和激光发生器的开关打开，激光发生器发射出的激光通过柱面透镜照射到大口径非球面镜上，大口径非球面镜对结构光进行高度调制(高清电荷耦合器件摄像机拍摄结构光反射到大口径非球面镜的弯曲程度，并解调弯曲程度得到相位，再将相位转化为调制的高度)，被调制的结构光信息被高清电荷耦合器件摄像机采集，并将结构光信息传送到处理系统中分析，处理系统包括图像信息采集系统、图像信息分析系统和图像信息成像系统，图像信息采集系统接收高清电荷耦合器件摄像机传递的调制的结构光信息，并将调制的结构光信息传递到图像信息分析系统中，图像信息分析系统通过图像三维解析的原理计算得到图像三维位置信息并将信息传递到图像信息成像系统中，图像信息成像系统通过图像三维位置信息建立相关的坐标轴并还原大口径非球面镜的面形，即可得到大口径非球面镜的面形。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种大口径非球面镜结构光检测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、选定坐标原点，且通过坐标原点设立X轴、Y轴和Z轴，在坐标原点的四周固定设置高清电荷耦合器件摄像机，并且在X轴和Y轴上固定设置激光发生器和柱面透镜，将大口径非球面镜放置到坐标轴上；S2、将高清电荷耦合器件摄像机和激光发生器的开关打开，激光发生器发射出的激光通过柱面透镜照射到大口径非球面镜上，大口径非球面镜对结构光进行高度调制，被调制的结构光信息被高清电荷耦合器件摄像机采集，并将结构光信息传送到处理系统中分析即可得到大口径非球面镜的面形。
2.根据权利要求1所述的一种大口径非球面镜结构光检测方法，其特征在于，所述高清电荷耦合器件摄像机共有六个，且高清电荷耦合器件摄像机以坐标原点为圆心呈圆形排列，且高清电荷耦合器件摄像机两两之间的角度为60°，并且摄像机不位于X轴、Y轴和Z轴上。
3.根据权利要求1所述的一种大口径非球面镜结构光检测方法，其特征在于，所述激光发生器和柱面透镜各有四个，且激光发生器和柱面透镜在X轴和Y轴上各有两个，并且在X轴和Y轴上的激光发生器和柱面透镜通过坐标原点对称，并且激光发生器与坐标原点的距离大于柱面透镜与坐标原点的距离。
4.根据权利要求1所述的一种大口径非球面镜结构光检测方法，其特征在于，所述大口径非球面镜放置到坐标轴上的过程是：确定大口径非球面镜的中心点，将大口径非球面镜放置在坐标轴上，且大口径非球面镜的中心点与坐标原点相互重合。
5.根据权利要求1所述的一种大口径非球面镜结构光检测方法，其特征在于，所述处理系统包括图像信息采集系统、图像信息分析系统和图像信息成像系统，图像信息采集系统接收高清电荷耦合器件摄像机传递的调制的结构光信息，并将调制的结构光信息传递到图像信息分析系统中，图像信息分析系统通过图像三维解析的原理计算得到图像三维位置信息并将信息传递到图像信息成像系统中，图像信息成像系统通过图像三维位置信息建立相关的坐标轴并还原大口径非球面镜的面形。
6.根据权利要求1所述的一种大口径非球面镜结构光检测方法，其特征在于，所述高清电荷耦合器件摄像机拍摄结构光反射到大口径非球面镜的弯曲程度，并解调弯曲程度得到相位，再将相位转化为调制的高度。
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