CN117168357A - 一种飞机外形扫描误差矫正方法、装置、设备及介质 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种飞机外形扫描误差矫正方法、装置、设备及介质，方法包括以下步骤：获取扫描待测表面对应的理论条纹调制度曲线；根据所述理论条纹调制度曲线，获得二阶斜率理论值；获取扫描所述待测表面对应的实际条纹调制度曲线；其中，所述实际条纹调制度曲线通过预设的光学测量系统对所述待测表面进行扫描测量获得；根据所述实际条纹调制度曲线，获得二阶斜率实际值；将所述二阶斜率实际值与所述二阶斜率理论值进行比较，以获得实际扫描步距，本申请具有可实现对扫描误差的矫正、提高了测量精度的优点。
Description
技术领域
本申请涉及光学测量技术领域，尤其涉及一种飞机外形扫描误差矫正方法、装置、设备及介质。
背景技术
非接触式的光学测量方法以其无损伤、高精度、高效率等特点在航空器检测、飞机外形表面三维测量等领域得到广泛应用。目前主流的飞机外形光学测量方法主要包括双目视觉测量法、光学相干测量法、结构光测量法等。双目视觉测量方法通过双相机捕捉同一区域的特征图像，模拟人眼双目估计深度的原理实现三维测量，此方法适应性强，应用场景广泛，但其测量过程中涉及到相机标定、图像立体匹配、空间坐标系转换等步骤求解复杂，易引入不必要的误差，且属于三角测量法易受阴影遮挡的影响。光学相干测量法利用双光束干涉，通过干涉光场相位差和光程差之间的映射关系实现深度求解，此方法精度极高，但存在相位模糊等问题，对于粗糙面型测量困难。
而结构光测量方法，利用条纹调制度信息随物体高度信息变换敏感的原理实现从条纹调制度到高度信息的映射，从而恢复物体三维形貌，此方法测量系统简单，属于同轴测量避免了阴影遮挡的问题，并且可用于测量光滑及粗糙表面共存的区域，因此被认为是一种极具潜力的测量手段，在飞机表面外形测量领域具有良好的应用前景。然而目前在结构光测量方法中，仍存在由扫描系统引起误差的问题，限制了测量精度及重复性的进一步提升。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种飞机外形扫描误差矫正方法、装置、设备及介质，旨在解决现有结构光测量方法扫描飞机外形时存在一定误差，测量精度较低的技术问题。
为实现上述目的，本申请提供一种飞机外形扫描误差矫正方法，包括以下步骤：
获取扫描待测表面对应的理论条纹调制度曲线；
根据所述理论条纹调制度曲线，获得二阶斜率理论值；
获取扫描所述待测表面对应的实际条纹调制度曲线；其中，所述实际条纹调制度曲线通过预设的光学测量系统对所述待测表面进行扫描测量获得；
根据所述实际条纹调制度曲线，获得二阶斜率实际值；
将所述二阶斜率实际值与所述二阶斜率理论值进行比较，以获得实际扫描步距。
可选地，所述获取扫描所述待测表面对应的实际条纹调制度曲线，包括：
控制所述光学测量系统对所述待测表面进行扫描测量，以获得多张成像图片；
对多张所述成像图片进行处理，纵向提取所述成像图片对应的像素点光强曲线；
对所述像素点光强曲线进行处理，以得到实际条纹调制度曲线。
可选地，所述对所述像素点光强曲线进行处理，以得到实际条纹调制度曲线，包括：
对所述像素点光强曲线进行傅里叶变换可得：
F(ξ)＝F-1(ξ)+F0(ξ)+F1(ξ)
式中，F0(ξ)表示光强频谱的零频信息，F-1(ξ)和F1(ξ)均表示光强频谱的基频信息；其中，所述基频信息包含条纹调制度信息；
对所述基频信息进行滤波；
对滤波后的所述基频信息进行傅里叶逆变换并取模，以获得条纹调制度Mactual，则获得实际条纹调制度曲线。
可选地，所述光学测量系统包括从上到下依次布置的成像系统、第一透镜、分光镜和镜头，所述镜头用于对所述待测表面成像，所述分光镜一侧设有第二透镜，所述第二透镜一侧设置有微镜阵列，所述微镜阵列一侧设置有白光光源，所述微镜阵列用于衍射所述白光光源并产生正弦光栅条纹，所述光栅图像穿过所述第二透镜并经过所述分光镜；
所述控制所述光学测量系统对所述待测表面进行扫描测量，以获得多张成像图片，包括：
控制所述待测表面处于所述镜头的焦深范围内；
控制所述镜头以预设步距沿第一方向移动，每移动一步控制所述微镜阵列切换至具有对应相位差的正弦光栅条纹，以扫描成像；其中，所述第一方向为所述待测表面远离所述镜头的焦深范围的方向；
重复所述控制所述镜头以预设步距沿第一方向移动的步骤，直至所述待测表面处于所述镜头的焦深范围外，以获得多张成像图片。
可选地，所述控制所述待测表面处于所述镜头的焦深范围内，包括：
控制调节所述白光光源在所述微镜阵列上的入射角度；
控制调节所述微镜阵列的倾角，以产生测量所需的正弦光栅条纹；
控制所述镜头对准所述待测表面，并控制所述镜头纵向移动，以使所述待测表面在所述成像系统中清晰可见；
控制调节所述镜头与所述待测表面的相对位置，以使所述待测表面位于所述成像系统中心；
控制所述正弦光栅条纹投影到所述待测表面，并控制所述镜头朝第二方向移动，直至所述待测表面处于所述镜头的焦深范围内；其中，所述第二方向为所述待测表面靠近所述镜头的焦深范围的方向。
可选地，所述理论条纹调制度曲线的表达式为：
式中，M表示条纹调制度，z表示纵向扫描距离，zfocus表示焦面距离，zR表示瑞利长度，其中n表示介质折射率，λ表示光源中心波长，NA表示镜头数值孔径，f0代表投影光栅条纹空间频率，fc代表光学测量系统的截止频率，J1代表第一类贝塞尔曲线方程。
可选地，所述根据所述理论条纹调制度曲线，获得二阶斜率理论值，包括：
获取所述正弦光栅条纹随所述纵向扫描距离z变化的纵向响应曲线，所述纵向响应曲线的表达式为：
式中，Mmax表示条纹调制度最大值，e为常数，其中Z＝Zposition×Δz，Δz表示纵向扫描步距，Zposition表示扫描位置，k表示光学测量系统参数，FWHM表示调整度曲线半宽，且FWHM为常数；
将所述纵向响应曲线进行关于Zposition的二阶偏微分求解，以获得二阶斜率理论值K'，K'的表达式如下：
式中，c为常数。
为实现上述目的，本申请还提供一种飞机外形扫描误差矫正装置，包括：
第一获取模块，用于获取扫描待测表面对应的理论条纹调制度曲线；
第二获取模块，用于根据所述理论条纹调制度曲线，获得二阶斜率理论值；
第三获取模块，用于获取扫描所述待测表面对应的实际条纹调制度曲线；其中，所述实际条纹调制度曲线通过预设的光学测量系统对所述待测表面进行扫描测量获得；
第四获取模块，用于根据所述实际条纹调制度曲线，获得二阶斜率实际值；
第五获取模块，用于将所述二阶斜率实际值与所述二阶斜率理论值进行比较，以获得实际扫描步距。
为实现上述目的，本申请还提供一种计算机设备，该计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序，实现上述的方法。
为实现上述目的，本申请还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，处理器执行所述计算机程序，实现上述的方法。
本申请所能实现的有益效果如下：
本申请首先根据理论条纹调制度曲线计算出二阶斜率理论值，然后通过对应的光学测量系统对飞机的待测表面进行扫描测量，即可计算获得实际条纹调制度曲线对应的二阶斜率实际值，在光学测量系统参数确定的情况下，二阶斜率理论值为常数，对比二阶斜率理论值与二阶斜率实际值，即可实现纵向扫描步距的精确获取，矫正由于扫描步距不精确引入的高度映射误差，从而实现对扫描误差的矫正，进一步提高结构光测量方法在飞机外形扫描中的测量精度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本申请的实施例中一种飞机外形扫描误差矫正方法的流程示意图；
图2为本申请的实施例中光学测量系统的结构示意图；
图3为本申请的实施例中获得的具有对应相位差的正弦光栅条纹示意图；
图4为本申请的实施例中获得的扫描步距误差示意图。
附图标记：
1-白光光源，2-微镜阵列，3-第二透镜，4-成像系统，5-第一透镜，6-分光镜，7-镜头，8-待测表面。
本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
另外，若本申请实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。
实施例
参照图1-图4，本实施例提供一种飞机外形扫描误差矫正方法，包括以下步骤：
步骤S100：获取扫描待测表面对应的理论条纹调制度曲线；
步骤S200：根据所述理论条纹调制度曲线，获得二阶斜率理论值；
步骤S300：获取扫描所述待测表面对应的实际条纹调制度曲线；其中，所述实际条纹调制度曲线通过预设的光学测量系统对所述待测表面进行扫描测量获得；
步骤S400：根据所述实际条纹调制度曲线，获得二阶斜率实际值；
步骤S500：将所述二阶斜率实际值与所述二阶斜率理论值进行比较，以获得实际扫描步距。
在本实施例中，首先根据理论条纹调制度曲线计算出二阶斜率理论值，然后通过对应的光学测量系统对飞机的待测表面进行扫描测量，即可计算获得实际条纹调制度曲线对应的二阶斜率实际值，在光学测量系统参数确定的情况下，二阶斜率理论值为常数，对比二阶斜率理论值与二阶斜率实际值，即可实现纵向扫描步距的精确获取，矫正由于扫描步距不精确引入的高度映射误差，从而实现对扫描误差的矫正，进一步提高结构光测量方法在飞机外形扫描中的测量精度。
需要说明的是，由于本实施例基于结构光测量方法对飞机外形待测表面进行扫描测量，与双目视觉测量方法相比，本方法求解简单且不存在阴影遮挡等问题；与光学相干测量方法相比，本方法采用条纹调制度信息进行高度求解，避免了相位模糊的问题，可应用于粗糙面型测量；同时与传统的应用于飞机外形测量中的结构光测量方法相比，实现了对扫描误差的矫正，进一步提高了测量精度及重复性。
作为一种可选的实施方式，所述步骤S300：获取扫描所述待测表面对应的实际条纹调制度曲线，包括：
步骤S310：控制所述光学测量系统对所述待测表面进行扫描测量，以获得多张成像图片；
步骤S320：对多张所述成像图片进行处理，纵向提取所述成像图片对应的像素点光强曲线；
步骤S330：对所述像素点光强曲线进行处理，以得到实际条纹调制度曲线。
在本实施方式中，获取实际条纹调制度曲线时，先通过光学测量系统对待测表面进行扫描测量，从而获得多张成像图片并对其进行处理，纵向提取成像图片对应的像素点光强曲线并对其进行处理，从而得到实际条纹调制度曲线。
需要说明的是，可利用同步相移技术处理成像图片，同步相移又称瞬时相移，可在同一时间得到多幅不同相移量的干涉图样，克服普通相移干涉不能实时观测的缺点，其为现有技术，这里不再赘述。
作为一种可选的实施方式，所述步骤S330：对所述像素点光强曲线进行处理，以得到实际条纹调制度曲线，包括：
步骤S331：对所述像素点光强曲线进行傅里叶变换可得：
F(ξ)＝F-1(ξ)+F0(ξ)+F1(ξ)
式中，F0(ξ)表示光强频谱的零频信息，F-1(ξ)和F1(ξ)均表示光强频谱的基频信息；其中，所述基频信息包含条纹调制度信息；
步骤S332：对所述基频信息进行滤波；
步骤S333：对滤波后的所述基频信息进行傅里叶逆变换并取模，以获得条纹调制度Mactual，则获得实际条纹调制度曲线。
在本实施方式中，通过像素点光强曲线对其进行傅里叶变换、滤波、傅里叶逆变换等操作即可得到像素点对应的实际条纹调制度曲线，将得到的条纹调制度Mactual的二阶斜率即为二阶斜率实际值，保证数据的准确性。
作为一种可选的实施方式，所述光学测量系统包括从上到下依次布置的成像系统4、第一透镜5、分光镜6和镜头7，所述镜头7用于对所述待测表面8成像，所述分光镜6一侧设有第二透镜3，所述第二透镜3一侧设置有微镜阵列2，所述微镜阵列2一侧设置有白光光源1，所述微镜阵列2用于衍射所述白光光源1并产生正弦光栅条纹，所述光栅图像穿过所述第二透镜3并经过所述分光镜6；
所述步骤S310：控制所述光学测量系统对所述待测表面进行扫描测量，以获得多张成像图片，包括：
步骤S311：控制所述待测表面8处于所述镜头7的焦深范围内；
步骤S312：控制所述镜头7以预设步距沿第一方向移动，每移动一步控制所述微镜阵列2切换至具有对应相位差的正弦光栅条纹，以扫描成像；其中，所述第一方向为所述待测表面8远离所述镜头7的焦深范围的方向；
步骤S313：重复所述控制所述镜头7以预设步距沿第一方向移动的步骤，直至所述待测表面8处于所述镜头7的焦深范围外，以获得多张成像图片。
在本实施方式中，结合特定结构形式的光学测量系统，首先调节待测表面8处于镜头7的焦深范围内(可通过调节镜头7与待测表面8的位置关系来实现)，便于在X-Y平面内定位待测表面8的目标区域，以免增加测量时间复杂度，然后控制镜头7以预设步距沿第一方向移动，每移动一步控制微镜阵列2切换至具有对应相位差的正弦光栅条纹，通过扫描和相移同步进行的测量模式，扫描位置和相移条纹一一对应，每纵向移动镜头7到达一个扫描位置，微镜阵列2同步切换一幅具有一定相位差的条纹图，循环操作至扫描结束，结合了多步相移技术和傅里叶技术的优点，使得同步扫描相移技术可用于调制度解调，同时每个扫描位置仅需一幅成像图片，保证了测量精度和效率。
需要说明的是，基于特定的光学测量系统，白光光源1用于为光学测量系统提供光源，微镜阵列2可衍射白光光源1并产生正弦光栅条纹，微镜阵列2(DMD)基于半导体制造技术，由高速数字式光反射开关阵列组成，通过控制微镜片绕固定(轭)的旋转和时域响应来决定成像图像和其特性，DMD和待测表面8处于光学测量系统共轭位置，不同DMD要求不同光场入射角方能正常工作，需根据光学测量系统所用DMD型号放置合适的角度；第一透镜5和第二透镜3均可采用Tube透镜(即镜筒透镜)，Tube透镜是用于在显微镜镜体内与物镜相配使用，两者结合起来把物镜的像差作十分完善的校正，而且物镜的视域相当宽阔，比传统物镜的视域扩大约40％；分光镜6呈45°布置，分光镜6是用于将入射光以指定比率分割为两条不同光束的光学组件；控制镜头7移动时，镜头7可配置由伺服电机驱动的升降装置进行纵向调节，伺服电机由上位机控制程序驱动，需要纵向移动镜头7时，输入控制指令驱动伺服电机工作即可。
作为一种可选的实施方式，所述步骤S311：控制所述待测表面8处于所述镜头7的焦深范围内，包括：
步骤S3111：控制调节所述白光光源1在所述微镜阵列2上的入射角度；
步骤S3112：控制调节所述微镜阵列2的倾角，以产生测量所需的正弦光栅条纹；
步骤S3113：控制所述镜头7对准所述待测表面8，并控制所述镜头7纵向移动，以使所述待测表面8在所述成像系统4中清晰可见；
步骤S3114：控制调节所述镜头7与所述待测表面8的相对位置，以使所述待测表面8位于所述成像系统4中心；
步骤S3115：控制所述正弦光栅条纹投影到所述待测表面8，并控制所述镜头7朝第二方向移动，直至所述待测表面8处于所述镜头7的焦深范围内；其中，所述第二方向为所述待测表面8靠近所述镜头7的焦深范围的方向。
在本实施方式中，先控制白光光源1在微镜阵列2上的入射角度(根据测量需求设置)，同时可通过上位机程序控制微镜阵列2倾角，使其产生测量所需的正弦光栅条纹，再控制镜头7纵向移动，直至待测表面8在成像系统4中清晰可见即可，最后再对镜头7进行位置调节和移动，最终使待测表面8处于镜头7的焦深范围内。
需要说明的是，本实施方式微镜阵列2的倾角以及镜头7位置调节均可靠上位机控制程序来实现自动控制。
作为一种可选的实施方式，所述理论条纹调制度曲线的表达式为：
式中，M表示条纹调制度，z表示纵向扫描距离，zfocus表示焦面距离，zR表示瑞利长度，其中n表示介质折射率，λ表示光源中心波长，NA表示镜头数值孔径，f0代表投影光栅条纹空间频率，fc代表光学测量系统的截止频率，J1代表第一类贝塞尔曲线方程。
在本实施方式中，基于该理论条纹调制度曲线的表达式，可有效指导理论条纹调制度的计算。
作为一种可选的实施方式，所述步骤S200：根据所述理论条纹调制度曲线，获得二阶斜率理论值，包括：
步骤S210：获取所述正弦光栅条纹随所述纵向扫描距离z变化的纵向响应曲线，所述纵向响应曲线的表达式为：
式中，Mmax表示条纹调制度最大值，e为常数，其中Z＝Zposition×Δz，Δz表示纵向扫描步距，Zposition表示扫描位置，k表示光学测量系统参数，FWHM表示调整度曲线半宽，且FWHM为常数；
步骤S220：将所述纵向响应曲线进行关于Zposition的二阶偏微分求解，以获得二阶斜率理论值K'，K'的表达式如下：
式中，c为常数。
在本实施方式中，由于在实际光学成像系统中，大多数情况下并非理想成像环境，此时点扩散函数模型更符合高斯函数模型，同时相较于第一类贝塞尔函数模型，高斯函数模型具有更简单的数学方程，因此目前通常利用高斯函数模型来对点扩散函数进行建模并一步对调制度函数求解，当点扩散函数选取高斯函数模型建模时，当点扩散函数采用高斯函数作为近似时，正弦光栅条纹随纵向扫描距离z变化的纵向响应曲线即可按照上述对应公式表达，通过将纵向响应曲线进行关于Zposition的二阶偏微分求解，即可获得二阶斜率理论值K'，建立起了调制度曲线二阶斜率与扫描步距的理论映射关系。通过投影条纹到待测表面8，由结构光照明显微测量方法可知，采集图像调制度反应了物体离焦的程度，且调制度最大值所在位置为准确调焦的位置，从而实现条纹调制度到待测表面8高度的映射。
需要说明的是，将上述得到的条纹调制度Mactual的二阶斜率与K'的表达式联立，即可求解真实扫描步距。
基于本实施例的方法，模拟实施4组扫描，扫描测量结果如下表：
从上表可看出，扫描步距分别设置为20mm、30mm、40mm和50mm，使用本方法处理模拟成像图片序列，分别可求解每组扫描步距为19.9997mm、29.9888mm、39.9628mm和49.9310mm，模拟结果表明本方法可有效地精确求解真实扫描步距，减小结构光测量方法应用于飞机外形三维测量中的测量误差，提高测量精度及重复性。
实施例2
基于与前述实施例相同的发明思路，本实施例还提供一种飞机外形扫描误差矫正装置，包括：
第一获取模块，用于获取扫描待测表面对应的理论条纹调制度曲线；
第二获取模块，用于根据所述理论条纹调制度曲线，获得二阶斜率理论值；
第三获取模块，用于获取扫描所述待测表面对应的实际条纹调制度曲线；其中，所述实际条纹调制度曲线通过预设的光学测量系统对所述待测表面进行扫描测量获得；
第四获取模块，用于根据所述实际条纹调制度曲线，获得二阶斜率实际值；
第五获取模块，用于将所述二阶斜率实际值与所述二阶斜率理论值进行比较，以获得实际扫描步距。
本实施例的装置中各模块的相关解释和举例可参照前述实施例的方法，这里不再赘述。
实施例3
基于与前述实施例相同的发明思路，本实施例提供一种计算机设备，该计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序，实现上述的方法。
实施例4
基于与前述实施例相同的发明思路，本实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，处理器执行所述计算机程序，实现上述的方法。
以上仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种飞机外形扫描误差矫正方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取扫描待测表面对应的理论条纹调制度曲线；
根据所述理论条纹调制度曲线，获得二阶斜率理论值；
获取扫描所述待测表面对应的实际条纹调制度曲线；其中，所述实际条纹调制度曲线通过预设的光学测量系统对所述待测表面进行扫描测量获得；
根据所述实际条纹调制度曲线，获得二阶斜率实际值；
将所述二阶斜率实际值与所述二阶斜率理论值进行比较，以获得实际扫描步距。
2.如权利要求1所述的一种飞机外形扫描误差矫正方法，其特征在于，所述获取扫描所述待测表面对应的实际条纹调制度曲线，包括：
控制所述光学测量系统对所述待测表面进行扫描测量，以获得多张成像图片；
对多张所述成像图片进行处理，纵向提取所述成像图片对应的像素点光强曲线；
对所述像素点光强曲线进行处理，以得到实际条纹调制度曲线。
3.如权利要求2所述的一种飞机外形扫描误差矫正方法，其特征在于，所述对所述像素点光强曲线进行处理，以得到实际条纹调制度曲线，包括：
对所述像素点光强曲线进行傅里叶变换可得：
F(ξ)＝F-1(ξ)+F0(ξ)+F1(ξ)
式中，F0(ξ)表示光强频谱的零频信息，F-1(ξ)和F1(ξ)均表示光强频谱的基频信息；其中，所述基频信息包含条纹调制度信息；
对所述基频信息进行滤波；
对滤波后的所述基频信息进行傅里叶逆变换并取模，以获得条纹调制度Mactual，则获得实际条纹调制度曲线。
4.如权利要求3所述的一种飞机外形扫描误差矫正方法，其特征在于，所述光学测量系统包括从上到下依次布置的成像系统、第一透镜、分光镜和镜头，所述镜头用于对所述待测表面成像，所述分光镜一侧设有第二透镜，所述第二透镜一侧设置有微镜阵列，所述微镜阵列一侧设置有白光光源，所述微镜阵列用于衍射所述白光光源并产生正弦光栅条纹，所述光栅图像穿过所述第二透镜并经过所述分光镜；
所述控制所述光学测量系统对所述待测表面进行扫描测量，以获得多张成像图片，包括：
控制所述待测表面处于所述镜头的焦深范围内；
控制所述镜头以预设步距沿第一方向移动，每移动一步控制所述微镜阵列切换至具有对应相位差的正弦光栅条纹，以扫描成像；其中，所述第一方向为所述待测表面远离所述镜头的焦深范围的方向；
重复所述控制所述镜头以预设步距沿第一方向移动的步骤，直至所述待测表面处于所述镜头的焦深范围外，以获得多张成像图片。
5.如权利要求4所述的一种飞机外形扫描误差矫正方法，其特征在于，所述控制所述待测表面处于所述镜头的焦深范围内，包括：
控制调节所述白光光源在所述微镜阵列上的入射角度；
控制调节所述微镜阵列的倾角，以产生测量所需的正弦光栅条纹；
控制所述镜头对准所述待测表面，并控制所述镜头纵向移动，以使所述待测表面在所述成像系统中清晰可见；
控制调节所述镜头与所述待测表面的相对位置，以使所述待测表面位于所述成像系统中心；
控制所述正弦光栅条纹投影到所述待测表面，并控制所述镜头朝第二方向移动，直至所述待测表面处于所述镜头的焦深范围内；其中，所述第二方向为所述待测表面靠近所述镜头的焦深范围的方向。
6.如权利要求4或5所述的一种飞机外形扫描误差矫正方法，其特征在于，所述理论条纹调制度曲线的表达式为：
式中，M表示条纹调制度，z表示纵向扫描距离，zfocus表示焦面距离，zR表示瑞利长度，其中n表示介质折射率，λ表示光源中心波长，NA表示镜头数值孔径，f0代表投影光栅条纹空间频率，fc代表光学测量系统的截止频率，J1代表第一类贝塞尔曲线方程。
7.如权利要求6所述的一种飞机外形扫描误差矫正方法，其特征在于，所述根据所述理论条纹调制度曲线，获得二阶斜率理论值，包括：
获取所述正弦光栅条纹随所述纵向扫描距离z变化的纵向响应曲线，所述纵向响应曲线的表达式为：
式中，Mmax表示条纹调制度最大值，e为常数，其中Z＝Zposition×Δz，Δz表示纵向扫描步距，Zposition表示扫描位置，k表示光学测量系统参数，FWHM表示调整度曲线半宽，且FWHM为常数；
将所述纵向响应曲线进行关于Zposition的二阶偏微分求解，以获得二阶斜率理论值K'，K'的表达式如下：
式中，c为常数。
8.一种飞机外形扫描误差矫正装置，其特征在于，包括：
第一获取模块，用于获取扫描待测表面对应的理论条纹调制度曲线；
第二获取模块，用于根据所述理论条纹调制度曲线，获得二阶斜率理论值；
第三获取模块，用于获取扫描所述待测表面对应的实际条纹调制度曲线；其中，所述实际条纹调制度曲线通过预设的光学测量系统对所述待测表面进行扫描测量获得；
第四获取模块，用于根据所述实际条纹调制度曲线，获得二阶斜率实际值；
第五获取模块，用于将所述二阶斜率实际值与所述二阶斜率理论值进行比较，以获得实际扫描步距。
9.一种计算机设备，其特征在于，该计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序，实现如权利要求1-7中任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，处理器执行所述计算机程序，实现如权利要求1-7中任一项所述的方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311171405.7A CN117168357A (zh) | 2023-09-12 | 2023-09-12 | 一种飞机外形扫描误差矫正方法、装置、设备及介质 |
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