光学元件检测方法、系统和应用技术方案

本发明专利技术提供了一种光学元件检测方法、系统和应用，该方法包括：采集受测光学元件的点云数据；根据点云数据进行拟合重构，得到自由曲面数据；对自由曲面数据进行仿真计算，得到虚像受测图案；根据虚像受测图案进行质量检测，得到受测光学元件的质量检测结果，通过对受测光学元件的自由曲面进行仿真计算得到虚像受测图案，通过虚像受测图案得到受测光学元件的质量检测结果，通过仿真技术替代实际用于检测的光学元件和摄像机，能够简化检测过程，降低甚至消除了多个部件累积的系统偏差，提高检测准确率和检测效率，实现低成本、高精度地检测光学元件。光学元件。光学元件。

【技术实现步骤摘要】
光学元件检测方法、系统和应用


[0001]本专利技术涉及计算机
，尤其涉及一种光学元件检测方法、系统和应用。

技术介绍

[0002]车辆是人类重要的交通工具之一，随着汽车抬头显示器(Head Up Display，简称：HUD)的应用，可以减少驾驶员低头看仪表板或相关信息的时间，提高行车安全性。为确保HUD成像质量，对HUD光学元件的检测是必不可少的。相关技术中，通过成像式模拟实车HUD系统对HUD测试项目进行检测并判定，但这种方式需要标准支撑系统配备特定相机系统等，结构复杂，成本高昂，通用性低，检测结果准确率不够高；另外，相关技术中还通过检测HUD玻璃在HUD反射区域的几何特征来管控产品，例如检测玻璃面型及波动特征，由于玻璃面型及波动特征与HUD最终成像质量之间的直接关联性不强，仍无法对HUD玻璃的成像质量进行准确管控。

技术实现思路

[0003]本专利技术的一个目的在于提供一种光学元件检测方法，通过对受测光学元件的自由曲面进行仿真计算得到虚像受测图案，通过虚像受测图案得到受测光学元件的质量检测结果，能够简化检测过程，提高检测准确率和检测效率，实现低成本、高精度地检测光学元件。本专利技术的另一个目的在于提供一种光学元件检测系统。本专利技术的再一个目的在于提供一种计算机可读介质。本专利技术的还一个目的在于提供一种计算机设备。
[0004]为了达到以上目的，本专利技术一方面公开了
[0005]采集受测光学元件的点云数据；
[0006]根据点云数据进行拟合重构，得到自由曲面数据；
[0007]对自由曲面数据进行仿真计算，得到虚像受测图案；
[0008]根据虚像受测图案进行质量检测，得到受测光学元件的质量检测结果。
[0009]优选的，采集受测光学元件的点云数据，包括：
[0010]通过三维成像技术，以预设的扫描区域和数据量对受测光学元件的表面进行扫描测量，得到点云数据。
[0011]优选的，方法还包括：
[0012]以不同角度对受测光学元件的表面和/或对受测光学元件的表面的不同区域进行多次扫描测量，得到多组点云数据；
[0013]对多组点云数据进行数据拼接，得到拼接后的点云数据。
[0014]优选的，在根据点云数据进行拟合重构，得到自由曲面数据之前，还包括：
[0015]对点云数据进行预处理，得到预处理后的点云数据。
[0016]优选的，根据点云数据进行拟合重构，得到自由曲面数据，包括：
[0017]通过预设的设计软件，按照预设的曲面拟合参数，根据点云数据拟合重构自由曲面，得到自由曲面数据。
[0018]优选的，曲面拟合参数包括公差值、曲面水平方向阶数和曲面垂直方向阶数。
[0019]优选的，公差值的取值范围为扫描测量精度的1倍至10倍，优选为2倍至5倍。
[0020]优选的，曲面水平方向阶数的取值范围为3阶至8阶；
[0021]曲面垂直方向阶数的取值范围为3阶至8阶。
[0022]优选的，自由曲面的数据类型包括双曲率面、复合曲面、XY多项式曲面、梯形畸变校正曲面、福布斯曲面、泽尔尼克多项式曲面、高斯基函数复合曲面、非均匀有理B样条曲面、分段环形面和拼接非球面。
[0023]优选的，在对自由曲面数据进行仿真计算，得到虚像受测图案之前，还包括：
[0024]按照预设的校验策略，对自由曲面数据进行校验；
[0025]若校验通过，继续执行对自由曲面数据进行仿真计算，得到虚像受测图案的步骤。
[0026]优选的，自由曲面数据包括曲率半径值，校验策略包括设置的最小曲率半径；
[0027]按照预设的校验策略，对自由曲面数据进行校验，包括：
[0028]若曲率半径值小于最小曲率半径，确定校验失败；
[0029]若曲率半径值大于或等于最小曲率半径，确定校验通过。
[0030]优选的，自由曲面数据包括点云数据中每个样本点的偏差值，校验策略包括比例阈值；
[0031]按照预设的校验策略，对自由曲面数据进行校验，包括：
[0032]将每个样本点的偏差值与曲面拟合参数中的公差值进行比较，统计出偏差值大于公差值的样本点的数量；
[0033]根据统计出的样本点的数量和样本点的总数量，得到偏差比例；
[0034]若偏差比例大于比例阈值，确定校验失败；
[0035]若偏差比例小于或等于比例阈值，确定校验通过。
[0036]优选的，对自由曲面数据进行仿真计算，得到虚像受测图案，包括：
[0037]通过预设的仿真软件，根据预设的仿真输入数据，对自由曲面数据进行仿真计算，得到虚像受测图案。
[0038]优选的，仿真输入数据包括图像生成单元的位置及预置图案、相机分布位置、反射镜组、旋转机构及旋转角度、虚像面尺寸及位置；
[0039]通过预设的仿真软件，根据预设的仿真输入数据，对自由曲面数据进行仿真计算，得到虚像受测图案，包括：
[0040]以图像生成单元的预置图案上的光点单元，按照光线的反射及折射原理，光点单元的光线从图像生成单元的位置经过旋转机构控制的反射镜组、受测光学元件，最终反射至相机分布位置；
[0041]根据虚像成像原理，得到虚像点位置；
[0042]根据多个虚像点位置，得到位于虚像面上的虚像受测图案。
[0043]优选的，根据虚像受测图案进行质量检测，得到受测光学元件的质量检测结果，包括：
[0044]通过预设的各评价指标对应的评价函数，对虚像受测图案进行计算，得到各评价指标对应的评价参数；
[0045]根据各评价指标对应的评价参数和预设的各评价指标对应的评价标准，确定出质
量检测结果。
[0046]优选的，评价指标包括水平方向直线度、垂直方向直线度、水平鬼影、竖向鬼影、图像旋转、重心偏移、图形倾斜、梯形度、缩放率、图像亮度、图像颜色、双目水平视差、双目垂直视差、虚像面动态畸变、眼盒面动态畸变中的至少一个。
[0047]优选的，根据虚像受测图案进行质量检测，得到受测光学元件的质量检测结果，包括：
[0048]将虚像受测图案与标准虚像图案进行对比，确定出质量检测结果。
[0049]本专利技术还公开了一种光学元件检测系统，包括：
[0050]采集单元，用于采集受测光学元件的点云数据；
[0051]拟合重构单元，用于根据点云数据进行拟合重构，得到自由曲面数据；
[0052]仿真单元，用于对自由曲面数据进行仿真计算，得到虚像受测图案；
[0053]质检单元，用于根据虚像受测图案进行质量检测，得到受测光学元件的质量检测结果。
[0054]优选的，采集单元，具体用于通过三维成像技术，以预设的扫描区域和数据量对受测光学元件的表面进行扫描测量，得到点云数据。
[0055]优选的，采集单元，还用于以不同角度对受测光学元件的表面和/或对受测光学元件的表面的不同区域进行多次扫描测量，得到多组本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学元件检测方法，其特征在于，所述方法包括：采集受测光学元件的点云数据；根据所述点云数据进行拟合重构，得到自由曲面数据；对所述自由曲面数据进行仿真计算，得到虚像受测图案；根据所述虚像受测图案进行质量检测，得到所述受测光学元件的质量检测结果。2.根据权利要求1所述的光学元件检测方法，其特征在于，所述采集受测光学元件的点云数据，包括：通过三维成像技术，以预设的扫描区域和数据量对所述受测光学元件的表面进行扫描测量，得到所述点云数据。3.根据权利要求2所述的光学元件检测方法，其特征在于，所述方法还包括：以不同角度对所述受测光学元件的表面和/或对所述受测光学元件的表面的不同区域进行多次扫描测量，得到多组点云数据；对所述多组点云数据进行数据拼接，得到拼接后的点云数据。4.根据权利要求1所述的光学元件检测方法，其特征在于，在所述根据所述点云数据进行拟合重构，得到自由曲面数据之前，还包括：对所述点云数据进行预处理，得到预处理后的点云数据。5.根据权利要求1所述的光学元件检测方法，其特征在于，所述根据所述点云数据进行拟合重构，得到自由曲面数据，包括：通过预设的设计软件，按照预设的曲面拟合参数，根据所述点云数据拟合重构自由曲面，得到自由曲面数据。6.根据权利要求5所述的光学元件检测方法，其特征在于，所述曲面拟合参数包括公差值、曲面水平方向阶数和曲面垂直方向阶数。7.根据权利要求6所述的光学元件检测方法，其特征在于，所述公差值的取值范围为扫描测量精度的1倍至10倍，优选为2倍至5倍。8.根据权利要求6所述的光学元件检测方法，其特征在于，所述曲面水平方向阶数的取值范围为3阶至8阶；所述曲面垂直方向阶数的取值范围为3阶至8阶。9.根据权利要求5所述的光学元件检测方法，其特征在于，所述自由曲面的数据类型包括双曲率面、复合曲面、XY多项式曲面、梯形畸变校正曲面、福布斯曲面、泽尔尼克多项式曲面、高斯基函数复合曲面、非均匀有理B样条曲面、分段环形面和拼接非球面。10.根据权利要求1所述的光学元件检测方法，其特征在于，在所述对所述自由曲面数据进行仿真计算，得到虚像受测图案之前，还包括：按照预设的校验策略，对所述自由曲面数据进行校验；若校验通过，继续执行所述对所述自由曲面数据进行仿真计算，得到虚像受测图案的步骤。11.根据权利要求10所述的光学元件检测方法，其特征在于，所述自由曲面数据包括曲率半径值，所述校验策略包括设置的最小曲率半径；所述按照预设的校验策略，对所述自由曲面数据进行校验，包括：若所述曲率半径值小于所述最小曲率半径，确定校验失败；
若所述曲率半径值大于或等于所述最小曲率半径，确定校验通过。12.根据权利要求10所述的光学元件检测方法，其特征在于，所述自由曲面数据包括点云数据中每个样本点的偏差值，所述校验策略包括比例阈值；所述按照预设的校验策略，对所述自由曲面数据进行校验，包括：将每个样本点的偏差值与曲面拟合参数中的公差值进行比较，统计出偏差值大于公差值的样本点的数量；根据统计出的样本点的数量和样本点的总数量，得到偏差比例；若所述偏差比例大于所述比例阈值，确定校验失败；若所述偏差比例小于或等于所述比例阈值，确定校验通过。13.根据权利要求1所述的光学元件检测方法，其特征在于，所述对所述自由曲面数据进行仿真计算，得到虚像受测图案，包括：通过预设的仿真软件，根据预设的仿真输入数据，对所述自由曲面数据进行仿真计算，得到虚像受测图案。14.根据权利要求13所述的光学元件检测方法，其特征在于，所述仿真输入数据包括图像生成单元的位置及预置图案、相机分布位置、反射镜组、旋转机构及旋转角度、虚像面尺寸及位置；所述通过预设的仿真软件，根据预设的仿真输入数据，对所述自由曲面数据进行仿真计算，得到虚像受测图案，包括：以所述图像生成单元的预置图案上的光点单元，按照光线的反射及折射原理，光点单元的光线从图像生成单元的位置经过旋转机构控制的反射镜组、受测光学元件，最终反射至所述相机分布位置；根据虚像成像原理，得到虚像点位置；根据多个虚像点位置，得...

【专利技术属性】
技术研发人员：何长龙，关金亮，张灿忠，张伟，
申请(专利权)人：福耀玻璃工业集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：