一种快速确定偏折测量系统中各部件几何位置的标定方法技术方案

本发明专利技术涉及光学工程技术领域，且公开了一种快速确定偏折测量系统中各部件几何位置的标定方法，本发明专利技术方法包括：将一个标准圆柱的上平面做成标准镜面，在其外围做一圈均匀分布的黑色圆斑特征，其中一个圆斑半径较小，将镜面设为坐标系xOy平面，x轴设置在该圆斑所在轴上。首先根据镜面圆斑的成像利用PnP法直接确定标准镜面在相机坐标系中的位置，屏幕显示小尺寸的圆点阵列图样，利用相机拍摄经镜面反射的屏幕虚像，识别图像中屏幕显示的斑点，可以确定屏幕的位置。本发明专利技术可有效估计测量系统中各部件的位姿，包括相机、屏幕、卡盘和工件，操作简单，实用性强，对实现光学曲面的高精度偏折测量具有重要意义。

A calibration method for quickly determining geometric position of components in deflection measurement system

The invention relates to the field of optical engineering technology, and discloses a calibration method for quickly determining the geometric position of each component in the deflection measurement system. The method of the invention includes: making the upper plane of a standard cylinder into a standard mirror, making a circle of evenly distributed black round spot features on its periphery, one of which has a small radius, and sets the mirror as the xoy plane of the coordinate system, and the x-axis is set at the The spot is located on the axis. Firstly, according to the imaging of the circular spot on the mirror, the position of the standard mirror in the camera coordinate system is directly determined by using PNP method. The screen displays the pattern of small-scale dot array, and then uses the camera to take the virtual image reflected by the mirror surface to identify the spot displayed on the screen in the image, so as to determine the position of the screen. The invention can effectively estimate the pose of each component in the measurement system, including camera, screen, chuck and workpiece, and has simple operation and strong practicability, which is of great significance for realizing high-precision deflection measurement of optical surface.

【技术实现步骤摘要】
一种快速确定偏折测量系统中各部件几何位置的标定方法
本专利技术涉及光学工程
，具体为一种快速确定偏折测量系统中各部件几何位置的标定方法。
技术介绍
在现代精密测量中，针对镜面反射的表面，常用的是干涉测量方法。但是其量程较小，对环境干扰敏感，不适合复杂曲面的测量。近年来，相位测量偏折术实现了复杂曲面的高精度测量。由于其系统简单，动态范围大，抗干扰能力强，得到了光学工程领域的广泛关注。其原理是在显示器上产生规则条纹，经被测表面反射后条纹发生变形，采用CCD相机拍摄变形图样，由几何关系推导可以计算出被测面形的表面梯度分布，再通过积分得到面形高度。偏折测量的精度直接取决于几何标定的质量，也即确定测量系统中各个部件，包括相机、工件、屏幕等元件之间的相对位置。传统几何标定通常采用三坐标测量机或激光追踪仪等辅助仪器，不但操作复杂，而且成本高，实用性差。Xiao等(Opt.Commun.2013；305,143–146)提出采用平面镜的多个位姿反射成像，Xu等(OpticsExpress2019；27(5):7523-7536)提出利用气浮转台提本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种快速确定偏折测量系统中各部件几何位置的标定方法，包括卡盘(1)、相机(2)和屏幕(3)，其特征在于，所述卡盘(1)的顶部活动安装有标准件主体(4)，所述标准件主体(4)的顶部固定连接有标准镜面(5)，所述标准镜面(5)的外部且位于标准件主体(4)的顶部固定连接有黑色圆斑(6)。/n

【技术特征摘要】
1.一种快速确定偏折测量系统中各部件几何位置的标定方法，包括卡盘(1)、相机(2)和屏幕(3)，其特征在于，所述卡盘(1)的顶部活动安装有标准件主体(4)，所述标准件主体(4)的顶部固定连接有标准镜面(5)，所述标准镜面(5)的外部且位于标准件主体(4)的顶部固定连接有黑色圆斑(6)。


2.根据权利要求1所述的一种快速确定偏折测量系统中各部件几何位置的标定方法，其特征在于，所述标准镜面(5)的平面度优于λ/5PV，且该标准件主体(4)和标准镜面(5)外圆同轴。


3.根据权利要求1所述的一种快速确定偏折测量系统中各部件几何位置的标定方法，其特征在于，所述黑色圆斑(6)在标准件(4)上的位置和直径已知，其中一个特征斑较小，直径是其他圆斑的2/3倍，镜面坐标系的xOy平面建立在标准镜面(5)处，原点在标准镜面(5)圆心，x轴设为小圆斑所在轴。


4.一种快速确定偏折测量系统中各部件几何位置的标定方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)用卡盘(1)夹持标准件主体(4)，调整已知内参的相机(2)和已知...

【专利技术属性】
技术研发人员：张祥朝，牛振岐，叶俊强，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：上海;31