基于五轴运动台的成像性能自动化测试设备及其使用方法与流程

本发明属于光学显示性能测试领域，具体公开一种基于五轴运动台的成像性能自动化测试设备及其使用方法。

背景技术：

1、公知的，图像显示类产品越来越多样，除了常见的液晶显示屏，还有vr设备、hud显示设备等基于反射或衍射原理的产品，传统显示器的显示性能，主要是对其显示屏上每个单独的像素点成像性能检测，因此，其检测设备主要是将不同的光学测试仪器安装在xyz三轴位移台上，按上位机软件要求移动至固定的点位，测试显示屏上不同区域像素点位的显示质量和可视角度大小，但vr、hud等新型显示设备，因成像原理不同，除了像素点以外，还有成像焦点、成像可视范围等参数要求，因此，需要测试设备绕某一个成像焦点位置，进行球面运动，此类测试方法是传统xyz三轴位移显示性能检测设备无法完成的。

技术实现思路

1、为了解决背景技术中问题，本发明公开基于五轴运动台的成像性能自动化测试设备，包括三轴位移台和两轴转台组合，自动控制绕空间任意点位进行球面运动，实现不同的测试要求。

2、为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案：

3、一种基于五轴运动台的成像性能自动化测试设备，包括罩设在遮光罩下的待测产品、用于安装待测产品的产品安装座和用于检测待测产品的光学检测仪，光学检测仪与待测产品相对设置，光学检测仪设置在五轴运动平台上，产品安装座和五轴运动平台分别设置在光学隔振平台上，五轴运动平台包括由下到上依次设置x轴位移台、y轴位移台和z轴升降台及设置在z轴升降台顶部的两轴转台，两轴转台包括以偏航轴为中心的方位转台和以俯仰轴为中心的俯仰转台，在控制机构的作用下，五轴运动平台能够带动光学检测仪沿x轴和/或y轴水平移动、沿z轴垂直升降、绕俯仰轴俯仰转动和绕偏航轴偏航转动，最终实现五轴运动平台带动光学检测仪绕待测产品成像焦点进球面运动。

4、进一步地，所述基于五轴运动台的成像性能自动化测试设备，其特征是：控制机构包括设置在遮光罩外部的控制机柜，控制机柜包括液晶显示器、开关、键盘鼠标、工控机、校准面和机柜本体板。

5、进一步地，所述基于五轴运动台的成像性能自动化测试设备，五轴运动平台通过底部的底座与光学隔振平台可拆卸连接，在底座上设置有x轴滑轨，x轴滑轨沿x轴设置，x轴位移台通过x轴滑轨与底座滑动连接，在x轴位移台顶部设置有与x轴滑轨垂直设置的y轴滑轨，y轴位移台通过y轴滑轨与x轴位移台滑动连接，在y轴位移台顶部设置有z轴升降台，z轴升降台能够沿竖直方向垂直升降，在z轴升降台的顶部由下向上依次设置有方位转台和俯仰转台，方位转台包括开口朝上的u形偏航转动架，偏航转动架底部通过电动旋转台b和竖直设置的偏航轴与z轴升降台的顶部转动连接，电动旋转台b能够驱动偏航转动架绕偏航轴相对方位转台偏航转动,在偏航转动架的相对面之间设置有开口朝上的u形俯仰转动架，俯仰转动架的侧壁通过电动旋转台a和水平设置的俯仰轴与偏航转动架转动连接，电动旋转台a能够驱动俯仰转动架绕俯仰轴相对方位转台俯仰转动。

6、进一步地，所述基于五轴运动台的成像性能自动化测试设备，在俯仰转动架的中部设置有能够快速装拆不同光学检测仪的快装接口。

7、进一步地，所述基于五轴运动台的成像性能自动化测试设备，光学检测仪的光学轴线穿过俯仰轴和偏航轴的交点。

8、进一步地，所述基于五轴运动台的成像性能自动化测试设备，x轴位移台、y轴位移台和z轴升降台分别由电机减速机通过滚珠丝杆驱动传动。

9、进一步地，所述基于五轴运动台的成像性能自动化测试设备，遮光罩包括遮光架和遮光罩帘，遮光罩帘采用双面黑色全遮光布，在遮光架顶部设置有环形导轨，遮光罩帘通过环形导轨与遮光架滑动开合连接，在遮光架底部设置有脚轮和支撑座。

10、进一步地，所述基于五轴运动台的成像性能自动化测试设备，电动旋转台采用电动旋转滑台，包括传动连接的蜗轮、蜗杆和减速电机。

11、进一步地，所述基于五轴运动台的成像性能自动化测试设备，产品安装座的高度能够调节。

12、基于五轴运动台的成像性能自动化测试设备的使用方法，

13、1)先将待测产品安装在产品安装座上，调整产品安装座高度，使光学检测仪的镜头轴线与待测产品的中心对齐，此时光学检测仪的镜头轴线与待测产品之间连线为零位线，五轴运动台的各轴处于零点位置，使待测产品的成像焦点位于零位线上，光学测试仪的的光学轴线通过俯仰台与偏航台中轴线的交点，选定该交点为运动基点a，设三维球心即待测产品某一成像焦点的位置为坐标原点o，球心点与运动基点a的距离为l，光学检测仪绕球心点的运动为一个圆锥形，锥角为θ，五轴运动台以球心点o为原点，建立三轴笛卡尔坐标系，其中，光学检测仪的镜头与待测产品之间零位线为x轴，水平面上与x轴垂直的方向为y轴，竖直面上x轴垂直方向为z轴，绕与y轴平行的俯仰轴为中心的转动为俯仰运动，绕与z轴平行的偏航轴为中心的转动为偏航运动，基点a的运动轨迹，在前视图和俯视图中为一条线，而在右视图中是一个圆，圆心位于x轴上，圆半径为r，设定基点a每次均从圆形最顶点出发，沿逆时针方向转动，则基点a的转动位置夹角记为ω；

14、2)在五轴运动台坐标系的轴侧视图，从基点a位置向xy平面投影，投影点axy，axy到原点o连线与x轴夹角为实时偏航角γ，从基点a位置向xz平面投影，投影点axz，axz到原点o连线与x轴夹角为实时俯仰角β；

15、3)通过工控机给定实时转动位置夹角ω，并让ω从0°到360°逐步变化，结合所给定参数l和θ，通过下述公式计算出五轴运动台各轴实时运动参数：

16、r＝l×sinθ；

17、x＝l(1-cosθ)；

18、y＝r×sinω；

19、z＝r×cosω；

20、tanβ＝tanθ×cosω；

21、tanγ＝tanθ×sinω。

22、其中：

23、r是五轴运动台起始位置y或z轴坐标；

24、x是沿x轴移动的实时坐标值；

25、y是沿y轴位移台的实时坐标值；

26、z是沿z轴垂直升降位移的坐标值；

27、β是俯仰转台的实时俯仰角度，取值范围是：[-θ，+θ]；

28、γ是偏航转台的实时偏航角度，取值范围是：[-θ，+θ]；

29、4)五轴运动台需要进行球面运动时，在控制机柜的工控机控制界面中，输入已确认的球心距l和锥角θ，球心距l和锥角θ仅与待测产品相关，且每个待测产品对应唯一的一组参数，点击开始按键，运动控制系统根据默认的运动速度，给定ω的数值从0°到360°依次变化，同时，ω的实时数值会带入上述公式中，将五轴运动台的实时运动位置参数计算出来，五轴运动台的x轴位移台、y轴位移台、z轴升降台、方位转台和俯仰转台同时按照参数进行运动，当给定ω的数值从0°变化到360°时，五轴运动台就携带光学检测仪完成了绕待测产品成像焦点的空间球面运动。

30、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

31、本发明基于五轴运动台的成像性能自动化测试设备，包括五轴运动平台，五轴运动平台包括由下到上依次设置x轴位移台、y轴位移台和z轴升降台及设置在z轴升降台顶部的两轴转台，两轴转台包括以偏航轴为中心的方位转台和以俯仰轴为中心的俯仰转台，在控制机构的作用下，五轴运动平台能够带动光学检测仪沿x轴和/或y轴水平移动、沿z轴垂直升降、绕俯仰轴俯仰转动和绕偏航轴偏航转动，最终实现五轴运动平台带动光学检测仪绕待测产品成像焦点进球面运动，结构紧凑、重量轻便、成本较低，五轴运动平台上通过快装接口，可安装不同光学测试仪，以实现不同的测试要求，该设备既可应用于vr、hud等新型成像设备成像性能的自动化测试，也可用于普通显示器显示性能的自动化测试；

32、本发明基于五轴运动台的成像性能自动化测试设备使用方法，先确认的球心距l和锥角θ，再通过工控机给定实时转动位置夹角ω，并让ω从0°到360°逐步变化，结合所给定参数l和θ，通过公式计算出五轴运动台各轴实时运动参数，方便快捷，实现本发明基于五轴运动台的成像性能自动化测试设备的自动控制。