一种投影镜头反光碗面型检测装置及检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种投影镜头反光碗面型检测装置及检测方法，用于对待测反光碗进行面形检测，包括图像发生模块、样品台、转台、反光碗支架、标志点、图像采集模块和控制器，样品台固定在转台上，转台驱动样品台转动，反光碗支架固定在样品台上，待测反光碗设置在反光碗支架上，图像发生模块和图像采集模块分别与待测反光碗对应设置，标志点设置在待测反光碗的四周，图像发生模块、转台和图像采集模块分别与控制器相连。检测方法内嵌在控制器内，配合检测装置实现反光碗的面型检测。与现有技术相比，本发明专利技术具有检测效果好、实用性强等优点。实用性强等优点。实用性强等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种投影镜头反光碗面型检测装置及检测方法


[0001]本专利技术涉及反光碗检测
，尤其是涉及一种投影镜头反光碗面型检测装置及检测方法。

技术介绍

[0002]随着信息化时代的飞速发展，超短焦距投影仪作为信息输出的有效手段由于在狭窄的空间也能实现大屏幕高质量的图像，在人们的生活和工作中发挥着越来越重要的作用。投影显示技术的主要原理是将显示器件产生的图像源经光学系统放大后，投影到屏幕上产生清晰的图像。而在光学系统中反光碗的作用尤为重要，系统中的超短焦投影镜头需要通过反光碗对投影光束进行方向调节控制进而将图像源放大来实现图像的投影。由于超短焦投影机超越空间束缚，可以更好地发挥优势，投影机市场具有更快速的发展。
[0003]反光碗是高成像质量超短焦投影系统的关键元件，其采用超高精度金刚石单点车床直接加工，由于反光碗不具有旋转对称性、曲率变化非常大、测量区域难以把控、而且不规则的形状导致样品在测量过程中难以固定等特征使得该元件测量难度大大增加，并且该元件的空间跨度过大即口径过大，样品形状接近1/2球形，常用的测量仪器均无法测量这种大陡度的自由曲面。在运用传统方法测量反光碗面型时，常常就会面临以下诸多问题：相机拍摄时存在视觉遮挡或盲区导致损失部分条纹信息；反射的条纹严重变形无法覆盖样品表面；过于密集的条纹可能超过相机的分辨率造成相位计算错误等。
[0004]中国专利CN110487215A中公开了一种用于产品曲面镜面三维轮廓检测装置及其检测方法，能够快速测量具有较大陡度的曲面镜面的表面轮廓，但是该专利中的检测装置及检测方法的拼接效果较差，且运用上述方案得到的反光碗三维轮廓与标准品比对显示，其误差较大，检测效果不太理想。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种检测效果好、实用性强的投影镜头反光碗面型检测装置及检测方法。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0007]一种投影镜头反光碗面型检测装置，用于对待测反光碗进行面形检测，所述的检测装置包括图像发生模块、样品台、转台、反光碗支架、标志点、图像采集模块和控制器；所述的样品台固定在转台上，转台驱动样品台转动；所述的反光碗支架固定在样品台上；所述的待测反光碗设置在反光碗支架上；所述的图像发生模块和图像采集模块分别与待测反光碗对应设置；所述的标志点设置在待测反光碗的四周；所述的图像发生模块、转台和图像采集模块分别与控制器相连。
[0008]优选地，所述的图像发生模块为液晶显示器，用于产生条纹图像。
[0009]优选地，所述的图像采集模块包括第一相机和第二相机；所述的第一相机和第二相机分别与控制器相连。
[0010]优选地，所述的转台包括旋转气缸，转台通过旋转气缸带动样品台旋转。
[0011]一种用于上述投影镜头反光碗面型检测装置的投影镜头反光碗面型检测方法，所述的检测方法包括：
[0012]步骤1：开启图像发生模块，获取经待测反光碗反射的条纹图像；
[0013]步骤2：关闭图像发生模块，获取标志点图像；
[0014]步骤3：获取重构待测反光碗表面参与反射区域三维轮廓所需数据；
[0015]步骤4：驱动转台转动，重复执行步骤1～3，直到反光碗全部区域被重构，然后执行步骤5；
[0016]步骤5：对重构出的三维轮廓进行拼接，获得反光碗表面完整的三维轮廓；
[0017]步骤6：将拼接出的完整三维轮廓与预存的标准模型文件进行对比，获得待测反光碗三维轮廓的误差分布。
[0018]优选地，所述的步骤3中重构待测反光碗表面参与反射区域三维轮廓所需数据包括反射后条纹图像的三维点云数据以及标志点间的位置关系。
[0019]更加优选地，所述的反射后条纹图像的三维点云数据获取方法为：根据相机采集到的条纹图像经过一系列计算如样品表面某点矢高的计算、样品表面斜率的计算、样品表面斜率的积分等，以此获得三维点云数据。
[0020]更加优选地，所述的标志点间位置关系的获取方法为：
[0021]首先，提取标志点中心坐标；
[0022]其次，对标志点进行空间定位，求取变换矩阵；
[0023]最后，通过对变换矩阵及转换全局坐标系的求解获得标志点间的位置关系。
[0024]优选地，所述步骤4中转台转动角度范围为[3
°
,4
°
]。
[0025]优选地，所述的步骤5具体为：
[0026]步骤5
‑
1：根据标志点的三维坐标对每次重构得到的三维轮廓区域进行粗拼接；
[0027]步骤5
‑
2：对点云数据进行ICP配准；
[0028]步骤5
‑
3：根据配准结果对点云数据进行二次拼接。
[0029]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0030]一、检测效果好：本专利技术中的镜头反光碗面型检测装置及检测方法在粗拼接后采用ICP方法进行配准，在拼接方案上更加完善，拼接的图像与原物误差较小，将其与标准品对比时可以获得准确的检测结果；同时，本专利技术在检测装置上设有对反光碗进行固定的反光碗支架，保证待测反光碗在测量过程中不会与样品台产生相对位移，更加保证了检测结果的可信度。
[0031]二、实用性强：本专利技术中的镜头反光碗面型检测装置和检测方法由于采用了反光碗固定支架，所以可以检测更高陡度的曲面以及更大口径的曲面，实施例中的待测反光碗陡度已经接近52.6度，形状接近1/2球形。
附图说明
[0032]图1为本专利技术中反光碗面型检测装置的结构示意图；
[0033]图2为本专利技术中反光面支架的结构示意图；
[0034]图3为本专利技术中反光碗面型检测方法的流程示意图；
[0035]图4为本专利技术实施例中反光碗拼接区域设置示意图；
[0036]图5为本专利技术实施例中粗拼接后的示意图；
[0037]图6为本专利技术实施例中进行二次拼接后的示意图；
[0038]图7为本专利技术实施例中完整反光碗拼接面型与标准模型的对比示意图。
[0039]图中标号所示：
[0040]1、图像发生模块，2、样品台，3、转台，4、反光碗支架，5、标志点，6、第一相机，7、第二相机。
具体实施方式
[0041]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本专利技术保护的范围。
[0042]本实施例涉及一种投影镜头反光碗面型检测装置，其结构如图1所示，包括图像发生模块1、样品台2、转台3、反光碗支架4、标志点5、图像采集模块和控制器，样品台2固定在转台3上，转台3驱动样品台2转动，反光碗支架4固定在样品台2上，待测反光碗设置在反光碗支4上，图像发生模本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种投影镜头反光碗面型检测装置，用于对待测反光碗进行面形检测，其特征在于，所述的检测装置包括图像发生模块(1)、样品台(2)、转台(3)、反光碗支架(4)、标志点(5)、图像采集模块和控制器；所述的样品台(2)固定在转台(3)上，转台(3)驱动样品台(2)转动；所述的反光碗支架(4)固定在样品台(2)上；所述的待测反光碗设置在反光碗支架(4)上；所述的图像发生模块(1)和图像采集模块分别与待测反光碗对应设置；所述的标志点(5)设置在待测反光碗的四周；所述的图像发生模块(1)、转台(3)和图像采集模块分别与控制器相连。2.根据权利要求1所述的一种投影镜头反光碗面型检测装置，其特征在于，所述的图像发生模块(1)为液晶显示器，用于产生条纹图像。3.根据权利要求1所述的一种投影镜头反光碗面型检测装置，其特征在于，所述的图像采集模块包括第一相机(6)和第二相机(7)；所述的第一相机(6)和第二相机(7)分别与控制器相连。4.根据权利要求1所述的一种投影镜头反光碗面型检测装置，其特征在于，所述的转台(3)包括旋转气缸，转台(3)通过旋转气缸带动样品台旋转。5.一种用于如权利要求1所述投影镜头反光碗面型检测装置的投影镜头反光碗面型检测方法，其特征在于，所述的检测方法包括：步骤1：开启图像发生模块，获取经待测反光碗反射的条纹图像；步骤2：关闭图像发生模块，获取标志点图像；步骤3：获取重构待测反光碗表面参与反射区域三维轮廓所需数据；步骤4：驱动转台转动，重复执行步骤1～3，直到反光碗全部区域被重构，然后执行步骤5；步骤5...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦晓孝，张昊，邹甜妹，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：