The present invention provides a method and system for stitching interference, Legendre Fu Liye polynomial based on the cylinder, the method comprises the following steps: using cylindrical interference measurement system respectively and obtain sub aperture measurement data to be measured cylindrical, no overlap between the adjacent measurement area but closely linked; according to the sub aperture measurement data, separation of offset aberration by Legendre polynomial, obtain sub aperture surface data; local coordinate system and global coordinate system, the sub aperture surface data into the global three-dimensional coordinate data; using the global 3D coordinates of the Legendre Fu Liye polynomial fitting, can obtain 360 degree cylindrical surface distribution to be measured. The technical scheme provided by the invention without overlap, so it can reduce the required number of sub aperture stitching, shorten the measurement time; no need to calculate the corresponding point overlap, can reduce the complexity of computing the mosaic; the least square fitting to 360 degrees, the surface error of accurately measured cylinder.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光学三维测量领域,尤其涉及一种基于勒让德傅立叶多项式的圆柱干涉拼接方法。
技术介绍
在现代工业中,精密轴类零件是机器设备中的重要组成部分,如精密机床的回转轴及空气静压轴承,精密陀螺中的气浮轴承、动压马达等。精密轴类零件的面形误差直接影响到精密设备的使用性能。因此,需要对精密轴类零件检测,获取它们的面形误差,为零件的加工误差分析及工艺提供指导,保证轴类零件的质量。目前,针对精密轴类零件的面形误差检测,主要采用接触式测量方法,如三坐标测量机和圆柱度仪。然而,接触式测量方法的采样率低,难以获得高分辨率的测量结果,用于表征待测圆柱的360度面形误差分布。此外,接触式探针容易磨损,会产生测量误差,影响最终的测量结果。干涉测量术,作为光学三维测量技术的分支,由于具有非接触性、全场性、高精度、高分辨率等特点,使其在精密零件、光学元件的面形误差检测等领域得到了日益广泛的应用。由于大口径、低F/数的参考镜制造存在困难,使得干涉术还存在解决大空间尺寸物体、大数值孔径(或低F/数)、高分辨率及特殊形状物体(如球面、柱面等)的面形测量等方面的难题。干涉拼接术为解决这类问题提供了新思路。它的基本原理是将被测物体划分为若干个小尺寸的子孔径,相邻的子孔径间有局部重叠区,每次用小口径的干涉系统测量待测物体的局面面形,通过移动、转动待测物体或干涉系统,测得全部子孔径面形,然后采用拼接术得到全孔径的测量结果。文献(J.Peng,H.Xu,Y.Yu,andM.Chen,“Stitchinginterferometryforcylindricalopticswithlargean ...
【技术保护点】
一种基于勒让德傅立叶多项式的圆柱拼接方法,其特征在于,所述方法包括:步骤一、利用柱面干涉测量系统获取待测圆柱的子孔径测量数据;步骤二、根据所述子孔径测量数据,利用Legendre多项式分离失调像差,获得子孔径面形数据;步骤三、定义局部坐标系和全局坐标系,将所述的子孔径面形数据变换到全局坐标系下,获得子孔径的全局三维坐标;步骤四、利用勒让德傅立叶多项式拟合所述的全局三维坐标,所得拟合结果即为待测圆柱的360度面形误差分布。
【技术特征摘要】
1.一种基于勒让德傅立叶多项式的圆柱拼接方法,其特征在于,所述方法包括:步骤一、利用柱面干涉测量系统获取待测圆柱的子孔径测量数据;步骤二、根据所述子孔径测量数据,利用Legendre多项式分离失调像差,获得子孔径面形数据;步骤三、定义局部坐标系和全局坐标系,将所述的子孔径面形数据变换到全局坐标系下,获得子孔径的全局三维坐标;步骤四、利用勒让德傅立叶多项式拟合所述的全局三维坐标,所得拟合结果即为待测圆柱的360度面形误差分布。2.如权利要求1所述的基于勒让德傅立叶多项式的圆柱干涉拼接方法,其特征在于,所述步骤一具体包括:⑴根据柱面波转换器的F/数和通光孔径将待测圆柱划分成若干子孔径,并规划测量路径;⑵根据测量路径调整待测圆柱,使每个子孔径在测量时的条纹数最少,即满足零位干涉测量条件,并利用柱面干涉测量系统获取每个子孔径测量数据。3.如权利要求2所述的基于勒让德傅立叶多项式的圆柱干涉拼接方法,其特征在于,所述步骤二具体包括:利用二维Legendre多项式拟合子孔径测量数据,其中W表示拟合的相位数据,ai表示多项式的系数,Li表示二维Legendre多项式的基函数,i=1,…,N表示多项式的项数,ii为二维Legendre多项式的阶数;然后利用公式其中Wm表示子孔径测量数据,分离测量数据中的失调像差,获得子孔径面形数据Wr。4.如权利要求3所述的基于勒让德傅立叶多项式的圆柱干涉拼接方法,其特征在于,所述步骤三具体包括:⑴定义局部坐标系,坐标原点位于柱面波转换器的中心,利用公式将子孔径面形数据(u,v,Wr)转换成局部三维坐标(z,θ,Δr),其中,s为比例缩放因子,d表示柱面波转换器上下两个标志点之间的距离,dp表示这两个标志点的像素坐标差;rbf表示柱面波转换器的后焦距,u和v表示像素坐标,z表示沿着圆柱轴线方向的坐标,θ表示角度坐标,Δr表示待测圆柱的径向误差;⑵定义全局坐标系,Z轴与待测圆柱的中心线重合,根据待测圆柱的名义运动参数,包括转动参数θ0和移动参数z0,用公式将局部三维坐标(z,θ,Δr)转换成全局三维坐标(Z,Θ,Δr)。5.如权利要求4所述的基于勒让德傅立叶多项式的圆柱干涉拼接方法,其特征在于,所述步骤四具体包括:⑴建立两个行数相等的矩阵Mk和Mc,分别用于表示各子孔径相对基准子孔径的位置偏差和待测圆柱的360度面形误差,其中Npx表示子孔径测量数据的像素数,Ns表示完成圆柱的360度面形测量所需要的子孔径数目,(Npx,Ns)表示第Ns个子孔径的第Npx个像素点,LFn,m表示勒让德傅立叶多项式的基函数:LFn,m=2(2n+1)Ln(Z)cos(mΘ),m=-jj,-jj+1,...,-1,02(2n+1)Ln(Z)sin(mΘ),m=1,...,jj]]>其中,n=0,…,jj,jj表示勒让德傅立叶多项式的阶数;⑵建立如下方程ΔR=MA其中ΔR=[Δr(1,1),…,Δr(Npx,Ns)]T,M=[Mc,Mk],A为系数矩阵,将所有像素点对应的全局三维坐标(Z,Θ,Δr)代入到上述公式中构建线性方程组,然后求解上述方程组获得系数矩阵A的值,最后将矩阵Mc与其对应的系数相乘,获得待测圆柱的360度面形误差分布。6.一种基于勒让德傅立叶多项式的圆柱干涉拼接系统,其特征在于...
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