The invention discloses an error calibration method of interference measurement system based on image processing of optical plane fringes. The measurement system is regarded as a whole. First, a group of interference fringes images of the measured object are taken, then the measuring optical system is kept still, the optical plane is installed at the position of the measured object and the interference fringes image is taken. Finally, the optical plane fringes image is processed. To calibrate the error of the actual measurement optical system. This method is simple to operate. It can calibrate the measurement error of optical system and compensate the measurement result of the measured surface only by taking and processing a group of interference fringe images of optical plane. This method has a wide range of applications, and can be used to calibrate the errors of several common interferometry systems and improve the accuracy of the interferometry system. By using this method, the parameters between the simulation calculation and the actual measurement of optical system can be unified, so that the results of computer simulation calculation can be used as the measurement benchmark, avoiding the use of physical benchmark, reducing the measurement cost and improving the measurement flexibility.
【技术实现步骤摘要】
基于光学平面条纹图像处理的干涉测量系统误差标定方法
本专利技术属于光学测量领域,具体涉及一种激光干涉测量系统误差的标定方法。
技术介绍
激光干涉测量具有:精度高、效率高、信息丰富、保护被测面等诸多优点,是精密表面测量的一个发展方向。由于激光干涉测量系统中各个光学元件的加工误差和安装误差总是无法避免的,导致实际测量光学系统和理论计算光学系统存在差异,称为光学系统误差。光学系统误差不但会降低干涉测量系统的精度,而且导致理想被测表面模型对应的仿真结果无法作为测量基准,不得不采用加工精度极高且参数不同的实物基准,进行比较测量。光学系统误差的存在,不单削弱了激光干涉测量的优势,也限制了其应用范围。为了补偿光学系统误差,必须对干涉测量系统进行标定,即,必须统一仿真计算和实际测量的条件。查阅相关文献发现一些关于光学系统误差的研究:张健等人在研究用于校准能见度仪的标准散射体定标系统中,分析了影响定标系统中光学系统精度的主要误差,得到了标准散射体定标系统中光学系统误差的传递函数,为提高系统误差分析和补偿提供了理论依据;孙婷等人提出了高精度星敏感器光学系统误差的分析和标定方法;LinCunbao等人对外插法光栅干涉系统的优化和光学系统误差进行过研究;金春水等人专利技术了光学系统波像差标定装置及其测试误差的标定方法,解决现有光学系统在检测光学元件之前无法评价其测试误差是否满足检测精度要求以及选择合适的移相算法对采集的数据进行处理的问题;Kaushal,Sanjeev等人专利技术了一种针对晶片检测的光学系统,该系统能够进行误差标定;ZhangSong等人研究了针对数字条纹投影三维 ...
【技术保护点】
1.基于光学平面条纹图像处理的干涉测量系统误差标定方法,其特征在于,将测量系统视作一个整体,先拍摄被测对象的一组干涉条纹图像,然后保持测量光学系统不动,将光学平面安装到被测对象的位置并拍摄其干涉条纹图像,最后通过处理光学平面条纹图像来标定实际测量光学系统的误差,具体包括以下步骤:步骤一:调整测量光学系统,将被测曲面安装在光学系统中,并拍摄一组被测表面干涉条纹图像;步骤二:在保持测量光学系统不变的前提下,去掉被测对象,将光学平面安装在被测表面的位置,采用与拍摄被测表面干涉条纹图像时的同样移相步数,拍摄光学平面的干涉条纹图像,所选取的光学平面的尺寸必须大于被测曲面的尺寸,这里的光学平面常采用精磨过的光学平面反射镜;步骤三:提取光学平面干涉条纹图像的包裹相位,并进行相位解包裹,目标像素点(x,y)处的包裹相位
【技术特征摘要】
1.基于光学平面条纹图像处理的干涉测量系统误差标定方法,其特征在于,将测量系统视作一个整体,先拍摄被测对象的一组干涉条纹图像,然后保持测量光学系统不动,将光学平面安装到被测对象的位置并拍摄其干涉条纹图像,最后通过处理光学平面条纹图像来标定实际测量光学系统的误差,具体包括以下步骤:步骤一:调整测量光学系统,将被测曲面安装在光学系统中,并拍摄一组被测表面干涉条纹图像;步骤二:在保持测量光学系统不变的前提下,去掉被测对象,将光学平面安装在被测表面的位置,采用与拍摄被测表面干涉条纹图像时的同样移相步数,拍摄光学平面的干涉条纹图像,所选取的光学平面的尺寸必须大于被测曲面的尺寸,这里的光学平面常采用精磨过的光学平面反射镜;步骤三:提取光学平面干涉条纹图像的包裹相位,并进行相位解包裹,目标像素点(x,y)处的包裹相位可计算如下:式中:N——总的移相步数;i——第i次移相;Ii(x,y)——第i次移相时像素点(x,y)处的光强;δi——压电陶瓷第i次移相时的相位调制量;二维相位解包裹的数学模型可表示为:式中:φ(x,y)——解包裹后的连续相位值;n——包裹数;要计算连续相位值φ(x,y),就必须求出每一个像素点对应的包裹数n;步骤四:拟合光学平面干涉条纹图像的相位曲面,并求出拟合平面的方程;步骤五:计算干涉条纹图像上每个像素点对应的光学系统误差;光学平面干涉条纹图像上第i个像素点的光学系统误差Oi,可以用下式计算:被测曲面离散网格点G(i,j)的光学系统误差可以通过下式求得,并且得到补偿M'(i,j)=M(i,j)-Oi(9)式中:M'(i,j)—...
【专利技术属性】
技术研发人员:朱新栋,杨树明,方素平,杨鹏程,王睍,刘勇,张国锋,吉培瑞,
申请(专利权)人:西安交通大学,
类型:发明
国别省市:陕西,61
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