一种基于平行成像的光学精细测量的方法技术

一种基于平行成像的光学精细测量的方法，1）采用物方远心和像方远心结合的光学结构来设计整个镜头的光学系统，物方远心的像面和像方远心的物面重合在整个系统的光阑处，控制光阑的通光孔径满足整个光学系统的远心度要求；2）大景深近乎零畸变：3）景深范围内放大倍率一致：4）采用正面平行背光照明：使镜头最后的成像质量得到最大限度的优化，保证了测试数据的精准。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光学测量
，具体涉及一种基于平行成像的光学精细测量的方法。
技术介绍
1）工件每次装夹偏差引起的精度偏差的问题。虽然有固定工装确定工件的装夹位置，但由于每次都会有不确定的毫米级偏差，这种偏差对精度在缪级的测量需求来说就有非常大的影响。2）工件由于本身的轮廓或是特征点无法集中在同一平面上，但需要一次性将所有的轮廓曲线或特征点高精度的提取出来，由于一般的光学系统都存在一定的景深，采集图像的时候聚焦平面往往需要确定在纵深很短的某一个平面上，这样的工件在空间范围内测量时就无法达到测试的精度要求，往往需要多个工位分范围的拆分测量任务，这样就增大了硬件成本，由于各个工位之间需要协同工作，这样对软件控制和硬件安装精度也有很高的要求，所以成功的概率非常低。3）一般的工件非接触式测量对外界照明环境要求很高。一般的光学镜头因为边缘入射光线和主光轴有较大偏角的原因，拍摄工件时需要保证镜头和工件的垂直度。如果垂直度无法保证，镜头和工件沿光轴夹角的角度区域就会有不同程度的阴影产生。如果用户使用的是黑白相机做尺寸测量，那么取灰度图的过程中就很难找到工件的边缘轮廓，这样测量精度就无法保证。专本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于平行成像的光学精细测量的方法，其特征在于利用光学镜头物方和像方双侧远心光路的成像原理，通过高锐度（利用棋盘格标定板测试，物方锐度小于相机的一个像元大小除以镜头的光学倍率，过度锐度范围计算小于0.02mm）的轮廓边缘特征提取，从而实现精细的测量结果；要想实现这个目标，整个光学镜头部分的光学设计需要重点解决以下及个方面的问题：1）采用物方远心和像方远心结合的光学结构来设计整个镜头的光学系统，物方远心的像面和像方远心的物面重合在整个系统的光阑处，控制光阑的通光孔径满足整个光学系统的远心度要求；设计下来 系统物方远心度在0.03%‑0.08%之间，像方远心度在0.06%‑0.1%之间，通过1m...

【技术特征摘要】
1.一种基于平行成像的光学精细测量的方法，其特征在于利用光学镜头物方和像方双侧远心光路的成像原理，通过高锐度（利用棋盘格标定板测试，物方锐度小于相机的一个像元大小除以镜头的光学倍率，过度锐度范围计算小于0.02mm）的轮廓边缘特征提取，从而实现精细的测量结果；要想实现这个目标，整个光学镜头部分的光学设计需要重点解决以下及个方面的问题：1）采用物方远心和像方远心结合的光学结构来设计整个镜头的光学系统，物方远心的像面和像方远心的物面重合在整个系统的光阑处，控制光阑的通光孔径满足整个光学系统的远心度要求；设计下来系统物方远心度在0.03%-0.08%之间，像方远心度在0.06%-0.1%之间，通过1mm的分划板标定样品镜头实测是在这个范围内；这样的远心度整体小于0.1%就可以保证整个系统的光学倍率偏差在0.1%范围内；在设计的过程中要控制光学系统物面每一个发光点光轴几何中心和镜头主光轴的夹角，我们通过计算夹角的正切值来判断远心度对整个光学系统倍率变化的影响，确保远心度偏差范围内物距在景深范围内移动变化后的视场偏差在单位物方分辨率的范围内；2）大景深近乎零畸变：物方远心结构可以保证镜头在固定物距的情况下有较大的景深，镜头只有物方平行于主光轴的光线经过光学系统的折射后汇聚通过光阑，在光学结构上保证物距在160mm...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘哲，于涛，黄世奇，姜杰，
申请(专利权)人：西京学院，
类型：发明
国别省市：陕西;61