一種測量光學鏡片斜率誤差的設備的製作方法
2023-06-12 01:09:26 1
專利名稱：一種測量光學鏡片斜率誤差的設備的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於光學鏡片檢測領域，可用於檢測普通反射鏡片和特殊面型反射鏡片的斜率誤差，也可用於透射透鏡的像差檢測。
背景技術：
在現有的太陽能光熱發電領域，由於涉及到鏡片反射聚光，對反射鏡片的表面平整度有一定的要求。當鏡片面型質量較差時，會出現反射的光斑變形、光強度不均勻等惡劣影響，而造成該影響的主要鏡片參數為鏡片的斜率誤差。對於鏡片上的點，斜率誤差指正常入射情況下，該點反射光線的理論方向與實際方向的誤差，為角度值。為避免該情況出現，通常都需要對鏡片進行斜率誤差的檢測。現有技術通過兩種方式檢測鏡片斜率誤差。一種方式為通過儀器測量。現行測量斜率誤差比較好的儀器為哈特曼掃描儀，其原理為雷射器出射雷射，通過鏡片反射後檢測反射的角度，並與理論角度對比得出該點的斜率誤差。該儀器的優點是精度高，缺點是價格貴、除掃描儀外的機械結構部分要求精度高、在曲面不同的情況下需要機械結構和軟體都重新設計，非常複雜。另一種方式為三維坐標系進行尺寸測量，如在曲面上選取40*40個點，得出各點的位置，然後進行相應的幾何計算，可得出各點實際的偏差。該方法測量繁瑣，時間長，而且由於得出的為一個區域的斜率，並非各點的斜率，會造成比較大的誤差。
發明內容本實用新型針對以上問題的提出，而研製一種測量光學鏡片斜率誤差的設備。—種測量光學鏡片斜率誤差的設備，其特徵在於，包括根據被檢測鏡片的標準鏡片曲面類型製作的像靶；圖像採集器，採集鏡頭朝向被檢測鏡片曲面，用於採集像靶通過被檢測鏡片曲面所成的成像圖像，並將採集的成像圖像發送至圖像處理器；圖像處理器，用於將成像圖像與像靶理論圖像做對比分析，計算成像圖像的各像點偏移量，並將偏移量轉換為位移量，根據位移量獲取各像點的斜率誤差。優選地，所述像靶為具有規律的圖片或結構體。 優選地，所述像靶為曲線圖、色圖、點列圖。優選地，所述圖像採集器為(XD、照相機或攝像頭。實施本實用新型的技術方案，具有以下有益效果通過將像靶通過被檢測鏡片所成的成像圖像與像靶理論圖像進行對比，獲取斜率誤差，實現簡單，成本低，且可以保持好的精確度。
圖1為本實用新型測量光學鏡片斜率誤差的設備的結構示意圖；[0015]圖2為斜率誤差有無的情況下的像點的變化圖；圖3為像靶理論圖像的示意圖；圖4為在有斜率誤差情況下像靶的成像圖像的示意圖；圖5為將圖3中曲線細化後靶理論圖像的示意圖；圖6為將圖4中曲線細化後像靶的成像圖像的示意圖；圖7為將圖6中斜率誤差進彳丁標記後的不意圖；圖中1、像祀；2、圖像採集器；3、被檢測鏡片曲面；4、成像面。
具體實施方式
本實用新型提供一種測量光學鏡片斜率誤差的設備，
以下結合附圖對本實用新型的技術方案進行詳細說明。本實用新型的測量光學鏡片斜率誤差的設備包括根據被檢測鏡片的標準鏡片曲面類型製作的像靶；圖像採集器，採集鏡頭朝向被檢測鏡片曲面，用於採集像靶通過被檢測鏡片曲面所成的成像圖像，並將採集的成像圖像發送至圖像處理器；圖像處理器，用於將成像圖像與像靶理論圖像做對比分析，計算成像圖像的各像點偏移量，並將偏移量轉換為位移量，根據位移量獲取各像點的斜率誤差。所述像靶為具有規律的圖片或結構體，例如曲線圖、色圖、點列圖。所述圖像採集器為CCD、照相機或攝像頭。本實施例以像靶I為直線圖的情況進行說明，圖1為本實用新型測量光學鏡片斜率誤差的設備的結構示意圖，如圖所示，設備包括像靶1、被檢測鏡片曲面3、圖像採集器2，採集鏡頭朝向被檢測鏡片曲面3。為了便於分析和軟體的處理，期望能夠採集到的理論圖像為有規律的圖形，這裡為了能夠看到平均分布的直線，據此設計對應的像靶I。像靶I的設計可根據光線的追跡原理，在觀測點和成像都確定的情況下，反向追跡出像靶I位置處的曲線分布，製作像靶I。該過程可以用光線追加軟體實現，也可通過曲面方程和反射定律設計軟體進行計算。由於像靶I的設計比較簡單，直接認定理論成像為平均分布的直線圖，如圖3所示。該像的曲線在圖2上垂直於紙面豎向排布。以A點的像為例，理想情況下在O點看A點的像A』時，視線通過被檢測鏡片曲面3上B點。如果各點都不存在斜率誤差時，看到的像應為理論的圖像，如圖3所示。當B點及周圍存在逆時針方向的斜率誤差時，光線AB的反射光線不再經過O點，而會經過O』點，而圖像採集到的A點的在成像面4上的像點變成了 A」，相交於曲線的B』點。即A點的像相比於理論位置發生了位移，位移量為A』A」。如果各點斜率誤差不同，反應的位移量也不盡相同，即會導致觀測的圖像如圖4所示。採集到圖像後，圖像處理器對圖像進行處理，將成像圖像與像靶I理論圖像做對比分析，計算成像圖像的各像點偏移量，並將偏移量轉換為位移量，根據位移量獲取各像點的斜率誤差。本實施例中， 對圖像用軟體進行處理，實例中採用Matlab進行處理，處理過程如下1、由於圖像的顏色通常比較複雜，首先要進行顏色處理，得到只包含兩種顏色類型的純色圖形[0032]假設圖像由a*b個像素組成，每個像素點都由RGB三原色構成，可以使用軟體直接提取各像素點的RGB值，即得到一個a*b*3的3維矩陣。設置判斷語句，令該矩陣各點的RGB大於某個值時該點為1，反之為0，由此得到一個a*b的二維01矩陣。用3個相同的二維矩陣組成3維矩陣得到的對應的純色圖形(即只存在兩個顏色)2、由於每條曲線都有一定的寬度，接下來進行細化處理，將一定寬度的曲線變為橫向上只有一個像素點的曲線直接對二維的a*b矩陣進行處理，通常O表示黑色，採用判斷語句對每一行進行掃描，當掃描到值為O的時候開始記數，直到下一個數為I時止，取這個區間的中間值為0，其他值為1，。照此重複下去，得到新的二維矩陣。利用同樣的方法進行圖形顯示，可得到圖5和圖6的圖像。3、斜率誤差的顯示及計算為了簡便，接下來以第2條曲線進行運算，橫向的運算範圍為由圖5的第I條曲線和第2條曲線中間值開始至第2條曲線和第3條曲線的中間值結束，通常在斜率誤差不大的情況下，第2條曲線不會偏出此範圍。將圖6和圖5的二維矩陣作差，並將該矩陣的-1值置為0，得到新的二維矩陣，其二維矩陣對應圖形的點即為存在斜率誤差造成圖像的偏差。圖像偏右表示存在逆時針方向的斜率誤差，反之則表示斜率誤差為順時針方向，且偏離標準線越遠，斜率誤差越大。按照固定的步長，從中心線向理論的點畫出相應的箭頭，則箭頭的方向表示的斜率誤差的方向，箭頭的大小表示了斜率誤差大小。為了更直觀的體現斜率誤差的大小，需進行相應的計算，計算方法如下可以證明在偏差角度很小的情況下，斜率誤差角度值近似等於Z A』OA」，根據像的位置和大小可以推算出偏差A』 A」與像素的關係，由此可推出像素對應的斜率誤差，即得出各點斜率誤差的大小。通過上述方法即可計算出曲線圖對應的斜率誤差，並得出斜率誤差的方向。可根據斜率誤差的變化趨勢得出斜面誤差的大小。以上只提供了一種軟體實現的方法，使用該方法只能夠得出一個方向的斜率誤差，對應垂直方向的斜率誤差需要用垂直方向的曲線得出。以上的這種計算方法，軟體對應最為簡單，同樣如果使用網格型的曲線可一次得出各方向的斜率誤差，但軟體處理比較複雜。同時也可以採用顏色圖或點列圖進行同樣的測量，在矩陣處理時對應更改即可。以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式
，但本實用新型的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術範圍內，根據本實用新型的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種測量光學鏡片斜率誤差的設備，其特徵在於，包括根據被檢測鏡片的標準鏡片曲面類型製作的像靶(I);圖像採集器(2)，採集鏡頭朝向被檢測鏡片曲面(3)，用於採集像靶(I)通過被檢測鏡片曲面(3)所成的成像圖像，並將採集的成像圖像發送至圖像處理器；圖像處理器，用於將成像圖像與像靶理論圖像做對比分析，計算成像圖像的各像點偏移量，並將偏移量轉換為位移量，根據位移量獲取各像點的斜率誤差。
2.根據權利要求1所述的測量光學鏡片斜率誤差的設備，其特徵在於，所述像靶(I)為具有規律的圖片或結構體。
3.根據權利要求2所述的測量光學鏡片斜率誤差的設備，其特徵在於，所述像靶(I)為曲線圖、色圖、點列圖。
4.根據權利要求1所述的測量光學鏡片斜率誤差的設備，其特徵在於，所述圖像採集器(2)為(XD、照相機或攝像頭。
專利摘要本實用新型公開了一種測量光學鏡片斜率誤差的設備，該設備包括根據被檢測鏡片的標準鏡片曲面類型製作的像靶；圖像採集器，採集鏡頭朝向被檢測鏡片曲面，用於採集像靶通過被檢測鏡片曲面所成的成像圖像，並將採集的成像圖像發送至圖像處理器；圖像處理器，用於將成像圖像與像靶理論圖像做對比分析，計算成像圖像的各像點偏移量，並將偏移量轉換為位移量，根據位移量獲取各像點的斜率誤差。實施本實用新型的技術方案，具有以下有益效果通過將像靶通過被檢測鏡片所成的成像圖像與像靶理論圖像進行對比，獲取斜率誤差，實現簡單，成本低，且可以保持好的精確度。
文檔編號G01M11/02GK202885790SQ201220559608
公開日2013年4月17日 申請日期2012年10月29日 優先權日2012年10月29日
發明者郭右利, 王振聲, 周改改 申請人:大連宏海新能源發展有限公司