测量镜架稳定性的方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及光学仪器测评技术领域，公开一种测量镜架稳定性的方法及系统，以确保测量的可靠性和便捷性。方法包括：在待测镜架上装载第一反射镜，并将该第一反射镜部署在干涉观测系统的一列光路中；采集干涉条纹图像，确定一观测干涉条纹明暗变化的参照点的坐标；按周期采集干涉条纹图像并提取所述参照点的像素信息；根据所提取的像素信息拟合所述参照点随时间的像素信息变化曲线；根据所述像素信息变化曲线中波峰和波谷的分布周期性和干涉条纹所对应光源的波长、以及所述第一反射镜与干涉条纹图像采集装置之间的几何空间信息计算所述待测镜架的稳定性指标。待测镜架的稳定性指标。待测镜架的稳定性指标。

【技术实现步骤摘要】
测量镜架稳定性的方法及系统


[0001]本专利技术涉及光学仪器测评
，尤其涉及一种测量镜架稳定性的方法及系统。

技术介绍

[0002]由于机械内部存在应力作用，或者其使用环境的影响都会使机械件有一定的不稳定性。特别是在光学实验中，光路的准直与稳定对光学实验非常重要，而镜架的稳定性和光路的准直与稳定息息相关，镜架的稳定性越好，光路的稳定性就越好。因此，镜架的稳定性对光路的稳定性至关重要。

技术实现思路

[0003]本专利技术目的在于公开一种测量镜架稳定性的方法及系统，以确保测量的可靠性和便捷性。
[0004]为达上述目的，本专利技术公开一种测量镜架稳定性的方法，包括：
[0005]在待测镜架上装载第一反射镜，并将该第一反射镜部署在干涉观测系统的一列光路中；
[0006]采集干涉条纹图像，确定一观测干涉条纹明暗变化的参照点的坐标；
[0007]按周期采集干涉条纹图像并提取所述参照点的像素信息；
[0008]根据所提取的像素信息拟合所述参照点随时间的像素信息变化曲线；
[0009]根据所述像素信息变化曲线中波峰和波谷的分布周期性和干涉条纹所对应光源的波长、以及所述第一反射镜与干涉条纹图像采集装置之间的几何空间信息计算所述待测镜架的稳定性指标。
[0010]优选地，所述干涉观测系统为迈克尔逊干涉实验装置，相应的光路关系具体包括：
[0011]激光器产生的激光经过一个偏振片，将激光转为线偏振光，线偏振光经过偏振分束立方分为两束光，其中一束激光经过安装在所述待测镜架上的所述第一反射镜，另一束激光经过第二反射镜，分别经所述第一反射镜和所述第二反射镜反射后的两束激光再经过所述偏振分束立方合束后形成干涉条纹并成像于CCD上；
[0012]其中，所述激光器、偏振片、分束立方和第二反射镜全部固定。
[0013]优选地，所述确定一观测干涉条纹明暗变化的参照点的坐标具体包括：
[0014]读取干涉条纹图像的灰度值信息，并将读出后的灰度值经过归一化与平滑处理，然后从该干涉条纹图像中筛选出图像条纹对比度最明显的列，然后再从所筛选的列中选取灰度值最大的像素点所对应的坐标作为所述参照点，其中，该干涉条纹图像的列所在的方向上与干涉条纹明暗间隔变化方向一致。
[0015]优选地，计算所述待测镜架的稳定性指标的方法具体为：
[0016]Δ＝k
·
λ
[0017]其中，Δ代表光程差，k表示亮条纹改变的级次，λ表示光的波长，待测镜架的移动
引起两列光产生一个光程差，使得在激光波长确定下的情况下，改变的光程差与条纹改变的级次成正比；
[0018]计算待测镜架的旋转弧度；
[0019]Q＝atan(k
·
λ/D)
[0020]其中，Q为待测镜架的旋转弧度，D为待测镜架与CCD之间的距离；或者
[0021]Q＝atan(0.5
·
λ
·
m/D)
[0022]其中，m为表征明暗变化周期的峰/谷值数量。
[0023]为达上述目的，本专利技术还公开一种测量镜架稳定性的系统，在待测镜架上装载第一反射镜，并将该第一反射镜部署在干涉观测系统的一列光路中；所述干涉观测系统包括与干涉条纹图像采集装置连接的工控机，所述工控机包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现下述步骤：
[0024]指令所述干涉条纹图像采集装置采集干涉条纹图像，确定一观测干涉条纹明暗变化的参照点的坐标；
[0025]继续指令所述干涉条纹图像采集装置按周期采集干涉条纹图像并提取所述参照点的像素信息；然后根据所提取的像素信息拟合所述参照点随时间的像素信息变化曲线；最后根据所述像素信息变化曲线中波峰和波谷的分布周期性和干涉条纹所对应光源的波长、以及所述第一反射镜与干涉条纹图像采集装置之间的几何空间信息计算所述待测镜架的稳定性指标。
[0026]优选地，所述工控机还用于读取干涉条纹图像的灰度值信息，并将读出后的灰度值经过归一化与平滑处理，然后从该干涉条纹图像中筛选出图像条纹对比度最明显的列，然后再从所筛选的列中选取灰度值最大的像素点所对应的坐标作为所述参照点，其中，该干涉条纹图像的列所在的方向上与干涉条纹明暗间隔变化方向一致。
[0027]同理，所述工控机计算所述待测镜架的稳定性指标的优选方法可具体为：
[0028]Δ＝k
·
λ
[0029]其中，Δ代表光程差，k表示亮条纹改变的级次，λ表示光的波长，待测镜架的移动引起两列光产生一个光程差，使得在激光波长确定下的情况下，改变的光程差与条纹改变的级次成正比；
[0030]计算待测镜架的旋转弧度；
[0031]Q＝atan(k
·
λ/D)
[0032]其中，Q为待测镜架的旋转弧度，D为待测镜架与CCD之间的距离；或者
[0033]Q＝atan(0.5
·
λ
·
m/D)
[0034]其中，m为表征明暗变化周期的峰/谷值数量。
[0035]本专利技术具有以下有益效果：
[0036]由于干涉系统可以对微小变化进行测量，因此，该方法的测量实验装置为一干涉光路；在干涉光路中，通过观察干涉条纹的变化来判断光路中的一些微小变化。通过固定光路中的其他镜架，使得待测镜架成为干涉光路中唯一的变量，因此，干涉条纹的变化就是由于待测镜架的不稳定性引起的，通过计算干涉条纹的变化周期来判断待测镜架的旋转弧度等稳定性指标。确保了待测镜架不稳定性结果的可靠性和实施的便捷性。
[0037]下面将参照附图，对本专利技术作进一步详细的说明。
附图说明
[0038]构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0039]图1是本专利技术实施例公开的测量镜架稳定性的系统框图。
[0040]图2为本专利技术实施例公开的像素与强度曲线示意图；其中，横坐标为图像列坐标位置，纵坐标为对比度。
[0041]图3为本专利技术实施例公开的灰度值随时间的变化曲线示意图；其中，横坐标为时间，纵坐标为灰度值。
[0042]图4为本专利技术实施例公开的待测镜架的旋转弧度随测量时间的变化曲线；其中，横坐标为时间，纵坐标为旋转弧度。
具体实施方式
[0043]以下结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
[0044]实施例1
[0045]本专利技术实施例公开一种测量镜架稳定性的方法，包括：
[0046]步骤S1、在待测镜架上装载第一反射镜，并将该第一反射镜部署在干涉观测系统的一列光路中。值得说明的是：该步骤所描述的“装载”不等同于“固定”，通常装载所预期达到的效果为：该第一反射镜可随镜架的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种测量镜架稳定性的方法，其特征在于，包括：在待测镜架上装载第一反射镜，并将该第一反射镜部署在干涉观测系统的一列光路中；采集干涉条纹图像，确定一观测干涉条纹明暗变化的参照点的坐标；按周期采集干涉条纹图像并提取所述参照点的像素信息；根据所提取的像素信息拟合所述参照点随时间的像素信息变化曲线；根据所述像素信息变化曲线中波峰和波谷的分布周期性和干涉条纹所对应光源的波长、以及所述第一反射镜与干涉条纹图像采集装置之间的几何空间信息计算所述待测镜架的稳定性指标。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述干涉观测系统为迈克尔逊干涉实验装置，相应的光路关系具体包括：激光器产生的激光经过一个偏振片，将激光转为线偏振光，线偏振光经过偏振分束立方分为两束光，其中一束激光经过安装在所述待测镜架上的所述第一反射镜，另一束激光经过第二反射镜，分别经所述第一反射镜和所述第二反射镜反射后的两束激光再经过所述偏振分束立方合束后形成干涉条纹并成像于CCD上；其中，所述激光器、偏振片、分束立方和第二反射镜全部固定。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述确定一观测干涉条纹明暗变化的参照点的坐标具体包括：读取干涉条纹图像的灰度值信息，并将读出后的灰度值经过归一化与平滑处理，然后从该干涉条纹图像中筛选出图像条纹对比度最明显的列，然后再从所筛选的列中选取灰度值最大的像素点所对应的坐标作为所述参照点，其中，该干涉条纹图像的列所在的方向上与干涉条纹明暗间隔变化方向一致。4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，计算所述待测镜架的稳定性指标的方法具体为：Δ＝k
·
λ其中，Δ代表光程差，k表示亮条纹改变的级次，λ表示光的波长，待测镜架的移动引起两列光产生一个光程差，使得在激光波长确定下的情况下，改变的光程差与条纹改变的级次成正比；计算待测镜架的旋转弧度；Q＝atan(k
·
λ/D)其中，Q为待测镜架的旋转弧度，D为待测镜架与CCD之间的距离；或者Q＝atan(0.5
·
λ
·
m/D)其中，m为表征明暗变化周期的峰/谷值数量。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，计算所述待测镜架的稳定性指标的方法具体为：Δ＝k
·
λ其中，Δ代表光程差，k表示亮条纹改变的级次，λ表示光的波长...

【专利技术属性】
技术研发人员：程文治，李晓春，代林茂，李晓林，范颖超，
申请(专利权)人：长沙麓邦光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：