[發明專利]微陣列結構光學器件面型精度評價方法

有效

• 申請號: 201210218673.5
• 申請日: 2012-06-28
• 公開（公告）號: CN102829749A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 張效棟;房豐洲;姜麗麗;高慧敏
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01B21/20
• 分類號: G01B21/20
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

1.一種微陣列結構光學器件面型精度評價方法，該微陣列結構光學器件的單元結構的標準方程為球面標準方程或非球面標準方程，且測量數據來自于輪廓儀的三維坐標點(x_i,y_i,z_i)，單元結構在(x_i,y_i)內最大內切圓半徑為R,數據按照規則矩形方式排列，每行數據量為N個，共有M行，其面型精度評價步驟如下：

1）對所有三維測量數據進行平面擬合，確定三維測量數據的基準平面，并計算三維測量數據的每個點(x_i,y_i)對應基準平面的Z坐標值z_bi，將z_i-z_bi代替三維測量數據的z_i值，從而實現對測量數據的調平操作；

2）搜索調平后三維測量數據的坐標范圍x_i∈[x_min,x_max]，y_i∈[y_min,y_max]，z_i∈[z_min,z_max]；

3）將調平后的三維測量數據轉為偽灰度圖，即三維測量數據的每個點作為偽灰度圖像素點，則對應偽灰度圖像的像素數量為N×M，偽灰度圖像上每個像素點(u_i,v_i)坐標和三維測量數據坐標(x_i,y_i)的關系為：u_i=N(x_i-x_min)/(x_max-x_min)、v_i=M(y_i-y_min)/(y_max-y_min)，每個像素點的灰度值g_i和三維測量數據z_i的關系為：g_i=255(z_i-z_min)/(z_max-z_min)；

4）對偽灰度圖進行二值化處理，并依次進行邊界提取和圓形識別，提取各個單元結構的圓心坐標(u_oi，v_oi)，并借助關系式x_oi=u_oi(x_max-x_min)/N+x_min、y_oi=v_oi(y_max-y_min)/M+y_min得到各單元的頂點坐標(x_0i,y_0i)；

5）在單元頂點(x_0i,y_0i)附近對三維測量數據進行搜索，得到最大或最小值z_m（若單元為凹形，則搜索最小值，若為凸形，則搜索最大值），記為z_0i；

6）對于全部調平后的三維測量數據進行搜索，提取每個單元面型上的三維測量數據點；

7）將每個單元面型上的三維測量數據均擬合為相應的變形非球面模型；

8）對每個單元以(x_0i,y_0i)為中心、半徑為R的區域內均勻采樣一系列點(x_i,y_i)坐標，分別代入單元結構的標準方程和步驟7）擬合的變形非球面模型中，并進行所有z坐標值偏差量的求解，即可得到三維面型誤差數據，實現整個微陣列結構光學器件面型精度的評價。

2.根據權利要求1所述的微陣列結構光學器件面型精度評價方法，其特征在于，步驟7）通過L-M非線性最優化算法，考慮數據的旋轉和平移調整，將每個單元的三維測量數據均擬合為相應的變形非球面模型。