一种基于条纹反射的大口径镜面面形检测方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于条纹反射的大口径镜面面形检测方法，由投影仪向平板投射标准条纹，由第一摄像机对平板进行成像，标定标准条纹图的相位；同时，平板上的标准条纹图像经被测镜面反射后得到变形条纹图像，被第二摄像机拍摄，计算变形条纹图的相位，并结合标准条纹图相位的标定结果，可得被测镜面的梯度分布，再通过积分即可获取被测镜面面形。本发明还公开了基于该检测方法的检测装置。本发明适用于检测大口径镜面，解决了现有的条纹反射镜面测量装置由于投影用显示器尺寸有限导致测量口径有限的问题，同时能够避免斜向摄影，提升了系统的测量分辨率。
【专利说明】—种基于条纹反射的大口径镜面面形检测方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明属于光学测量领域，特别是一种基于条纹反射的大口径镜面面形检测方法及装置。
【背景技术】
[0002]在天文观测、空间探测和能源领域经常使用口径0.5米以上的镜面，这些大口径镜面被要求加工成特殊的面形，包括球面、二次曲面以及更复杂的自由曲面。镜面在加工过程中，必须不断检测面形，以保证加工的正确进行。而对于自由曲面，无法使用传统的干涉检测方法。[0003]现今工业领域对于自由曲面镜面的检测，通常采用三坐标机、轮廓仪或计算全息干涉测量。其中轮廓仪测量范围有限，不能用于大口径镜面的检测；三坐标机的测量速度极慢，影响加工效率，且测量采样点数量很少；计算全息法虽然精度高，但每测试一块镜面都要单独加工一块全息片，导致其灵活性不足、成本高。
[0004]条纹反射法在检测镜面面形时具有很高的效率和灵活性，适用于检测各种类型镜面。然而，现有的条纹反射法检测技术一般使用LCD显示器投射标准条纹，受到显示器尺寸的限制，难以测量大口径镜面。同时，显示器和摄像机必须位于镜面法线的两侧，即采用斜向投影，因此摄像机捕捉的条纹图像在一个方向被压缩，降低了该方向的测量分辨率。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种解决了测量口径有限问题且提高了系统测量分辨率的基于条纹反射的大口径镜面面形检测方法及装置。
[0006]为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为一种基于条纹反射的大口径镜面面形检测方法，包括以下步骤:
[0007]步骤1:使用投影仪对平板投射标准条纹图像，包括横向标准条纹图像和纵向标准条纹图像，其中平板中心位置设有平板中孔，平板中孔的大小正好可以容纳摄像机镜头，以平板左下角为原点建立平板坐标系；
[0008]步骤2:投影仪对平板投射横向标准条纹图像，由第一摄像机进行拍摄，使用移相法对条纹图像进行计算得到平板上的横向相位办；
[0009]步骤3:在平板上沿χ方向放置标准长度物，由第一摄像机对其进行拍摄，由标准长度物的长度可以得到横向比例因子:
[0010]
【权利要求】
1.一种基于条纹反射的大口径镜面面形检测方法，其特征包括以下步骤: 步骤1:使用投影仪对平板投射标准条纹图像，包括横向标准条纹图像和纵向标准条纹图像，其中平板中心位置设有平板中孔，平板中孔的大小正好可以容纳摄像机镜头，以平板左下角为原点建立平板坐标系； 步骤2:投影仪对平板投射横向标准条纹图像，由第一摄像机进行拍摄，使用移相法对条纹图像进行计算得到平板上的横向相位外； 步骤3:在平板上沿X方向放置标准长度物，由第一摄像机对其进行拍摄，由标准长度物的长度可以得到横向比例因子:
2.一种基于条纹反射的大口径镜面面形检测装置，其特征在于:包括投影仪(1)、第一摄像机(2)、平板(3)、第二摄像机(4);所述平板(3)上设有放置第二摄像机(4)的中孔(5)，所述投影仪(1)和第一摄像机(2)位于平板(3)下方，且分别位于中孔(5)的两侧，二者的中轴线与平板(3)成40° -50°夹角。
3.根据权利要求2所述一种基于条纹反射的大口径镜面面形检测装置，其特征在于:所述投影仪(1)和第一摄像机(2)的中轴线与平板(3)成45° ±5°夹角。
4.根据权利要求2或3所述一种基于条纹反射的大口径镜面面形检测装置，其特征在于:所述投影仪(1)和第一摄像机(2)的中轴线与平板(3)成45°夹角。
【文档编号】G01B11/25GK103900495SQ201410164635
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年4月22日 优先权日:2014年4月22日
【发明者】李博, 徐晨, 季波 申请人:中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所