一种测量球面曲率半径的方法技术

本发明专利技术提出了一种利用相位测量偏折术测量球面上不同点曲率半径的方法。该方法采用LCD显示器显示正弦条纹，条纹由待测球面元件反射然后被针孔相机捕捉，在已知CCD相机的针孔坐标，CCD相机像素对应通过针孔的光线分别经参考平面和待测球面反射交在LCD显示器上的坐标，参考平面的Z方向位置，再利用最小角条件优化以及迭代方法来得到球面空间位置和被测面坐标等参数，继而用微分几何的方法获得球面曲率半径分布。该方法可以快速精确的测量球面上各点的曲率半径。

【技术实现步骤摘要】
一种测量球面曲率半径的方法
本专利技术涉及一种球面曲率半径分布的测量方法，它在待测球面部分区域的曲率半径相等的基础上，利用最小角条件优化以及迭代等数学方法来得到球面的被测面坐标等参数，继而用微分几何的方法获得。
技术介绍
曲率的半径分布可以直观的了解元件加工的质量以及需要改进的地方，在高精度的光学元件制造过程中，检测一直是约束加工质量的一个原因。因此精确的测量方法是光学元件加工质量的保证。目前常见的曲率半径测量方法主要包括牛顿环测量曲率半径，三坐标仪测量曲率半径，干涉仪测量曲率半径，球径仪以及平移显微镜。牛顿环是通过薄膜干涉的原理测量球面曲率半径。光的干涉条纹是一些明暗相交的同心圆环，将大曲率半径的凸球面的凸面与平面玻璃接触，在光的照射下可以看到接触点为暗点，周围是明暗相间的圆环。圆环的距离随着中心点距离的增加而逐渐变小。通过测量条纹级数以及半径，就可以计算球面的曲率半径。但是该方法精度较低，对于精密测量的要求并不适用。三坐标仪是通过在三个方向通过电机控制的导轨，通过调节读数设备把被测点的三维空间位置坐标测量出来。经过大量的数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测量球面曲率半径的方法，其特征在于：已知CCD相机针孔坐标，CCD相机像素对应通过针孔的光线分别经参考平面和待测球面反射交在LCD显示器上的坐标，参考平面在Z方向上位置坐标，利用球面约束条件优化以及迭代等数学方法来得到球面空间位置和被测面坐标等参数，继而用微分几何的方法获得球面曲率半径分布的方法，具体形式如下：/n步骤一：标定光线与参考平面镜的交点/n将参考平面镜与显示器调整至与世界坐标系z轴垂直，根据几何关系可得光线与参考平面镜的交点为/n

【技术特征摘要】
1.一种测量球面曲率半径的方法，其特征在于：已知CCD相机针孔坐标，CCD相机像素对应通过针孔的光线分别经参考平面和待测球面反射交在LCD显示器上的坐标，参考平面在Z方向上位置坐标，利用球面约束条件优化以及迭代等数学方法来得到球面空间位置和被测面坐标等参数，继而用微分几何的方法获得球面曲率半径分布的方法，具体形式如下：
步骤一：标定光线与参考平面镜的交点
将参考平面镜与显示器调整至与世界坐标系z轴垂直，根据几何关系可得光线与参考平面镜的交点为



步骤二：预设待测球面的方程，依靠先验条件给定初值
设待测球面上一点到参考平面镜的距离Z(x,y)为
Z(x,y)＝ZR(x,y)+a0+a1x+a2y(2)
其中球面方程表达式为



通过常用的测量方法先测得a0和R作为初值；
步骤三：通过球面约束条件优化出球面一点的空间位置
根据附图2，O为球心，当待测半径为R的球面与参考平面镜相切时，CCD针孔相机的光线交于球面的M点，M点法线在x，y方向的投影与Z轴的夹角分别为axay根据最小角定理可得

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【专利技术属性】
技术研发人员：李大海，洪铁鑫，刘肖萧，张新伟，王瑞阳，刘鑫，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51