一種基於條紋反射的大口徑鏡面面形檢測方法及裝置製造方法

2023-06-12 02:38:51 1

一種基於條紋反射的大口徑鏡面面形檢測方法及裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種基於條紋反射的大口徑鏡面面形檢測方法，由投影儀向平板投射標準條紋，由第一攝像機對平板進行成像，標定標準條紋圖的相位；同時，平板上的標準條紋圖像經被測鏡面反射後得到變形條紋圖像，被第二攝像機拍攝，計算變形條紋圖的相位，並結合標準條紋圖相位的標定結果，可得被測鏡面的梯度分布，再通過積分即可獲取被測鏡面面形。本發明還公開了基於該檢測方法的檢測裝置。本發明適用於檢測大口徑鏡面，解決了現有的條紋反射鏡面測量裝置由於投影用顯示器尺寸有限導致測量口徑有限的問題，同時能夠避免斜向攝影，提升了系統的測量解析度。
【專利說明】—種基於條紋反射的大口徑鏡面面形檢測方法及裝置
【技術領域】
[0001]本發明屬於光學測量領域，特別是一種基於條紋反射的大口徑鏡面面形檢測方法及裝置。
【背景技術】
[0002]在天文觀測、空間探測和能源領域經常使用口徑0.5米以上的鏡面，這些大口徑鏡面被要求加工成特殊的面形，包括球面、二次曲面以及更複雜的自由曲面。鏡面在加工過程中，必須不斷檢測面形，以保證加工的正確進行。而對於自由曲面，無法使用傳統的幹涉檢測方法。[0003]現今工業領域對於自由曲面鏡面的檢測，通常採用三坐標機、輪廓儀或計算全息幹涉測量。其中輪廓儀測量範圍有限，不能用於大口徑鏡面的檢測；三坐標機的測量速度極慢，影響加工效率，且測量採樣點數量很少；計算全息法雖然精度高，但每測試一塊鏡面都要單獨加工一塊全息片，導致其靈活性不足、成本高。
[0004]條紋反射法在檢測鏡面面形時具有很高的效率和靈活性，適用於檢測各種類型鏡面。然而，現有的條紋反射法檢測技術一般使用LCD顯示器投射標準條紋，受到顯示器尺寸的限制，難以測量大口徑鏡面。同時，顯示器和攝像機必須位於鏡面法線的兩側，即採用斜向投影，因此攝像機捕捉的條紋圖像在一個方向被壓縮，降低了該方向的測量解析度。

【發明內容】

[0005]本發明的目的是針對現有技術存在的不足，提供一種解決了測量口徑有限問題且提高了系統測量解析度的基於條紋反射的大口徑鏡面面形檢測方法及裝置。
[0006]為實現上述發明目的，本發明採用的技術方案為一種基於條紋反射的大口徑鏡面面形檢測方法，包括以下步驟:
[0007]步驟1:使用投影儀對平板投射標準條紋圖像，包括橫向標準條紋圖像和縱向標準條紋圖像，其中平板中心位置設有平板中孔，平板中孔的大小正好可以容納攝像機鏡頭，以平板左下角為原點建立平板坐標系；
[0008]步驟2:投影儀對平板投射橫向標準條紋圖像，由第一攝像機進行拍攝，使用移相法對條紋圖像進行計算得到平板上的橫向相位辦；
[0009]步驟3:在平板上沿χ方向放置標準長度物，由第一攝像機對其進行拍攝，由標準長度物的長度可以得到橫向比例因子:
[0010]
【權利要求】
1.一種基於條紋反射的大口徑鏡面面形檢測方法，其特徵包括以下步驟: 步驟1:使用投影儀對平板投射標準條紋圖像，包括橫向標準條紋圖像和縱向標準條紋圖像，其中平板中心位置設有平板中孔，平板中孔的大小正好可以容納攝像機鏡頭，以平板左下角為原點建立平板坐標系； 步驟2:投影儀對平板投射橫向標準條紋圖像，由第一攝像機進行拍攝，使用移相法對條紋圖像進行計算得到平板上的橫向相位外； 步驟3:在平板上沿X方向放置標準長度物，由第一攝像機對其進行拍攝，由標準長度物的長度可以得到橫向比例因子:
2.一種基於條紋反射的大口徑鏡面面形檢測裝置，其特徵在於:包括投影儀(1)、第一攝像機(2)、平板(3)、第二攝像機(4);所述平板(3)上設有放置第二攝像機(4)的中孔(5)，所述投影儀(1)和第一攝像機(2)位於平板(3)下方，且分別位於中孔(5)的兩側，二者的中軸線與平板(3)成40° -50°夾角。
3.根據權利要求2所述一種基於條紋反射的大口徑鏡面面形檢測裝置，其特徵在於:所述投影儀(1)和第一攝像機(2)的中軸線與平板(3)成45° ±5°夾角。
4.根據權利要求2或3所述一種基於條紋反射的大口徑鏡面面形檢測裝置，其特徵在於:所述投影儀(1)和第一攝像機(2)的中軸線與平板(3)成45°夾角。
【文檔編號】G01B11/25GK103900495SQ201410164635
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年4月22日 優先權日:2014年4月22日
【發明者】李博, 徐晨, 季波 申請人:中國科學院國家天文臺南京天文光學技術研究所