[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

所屬技術領域

本發明屬于先進制造領域的復雜曲面零件超精密制造、光學表面自由曲面零件制造技術領域，借助復雜曲面光學質量檢測實現面形精度的評價。?

背景技術

微陣列結構光學器件是一種典型的光學自由曲面器件，由于具有勻光、視場大等優秀的光學特性，被廣泛應用于成像及非成像系統，如太陽能模擬器、仿生復眼光學等系統。微陣列結構光學器件有眾多相同或不同的單元按照一定方式組成，單元的面型一般采用為球面或非球面，單元一般按照矩形、六角形、或三角形陣列等排列。由于微陣列結構光學器件單元口徑在毫米甚至微米量級，超精密快刀或慢刀車削方法是可控加工該結構最有效方法之一。?

由于微陣列結構光學器件的光學應用需求，需要每個單元具有較好的面型精度。目前，對非球面面型評價的方法，常借助輪廓儀對非球面進行截線掃描，對該截線上的二維數據線進行面型精度的求取。因此，對于微陣列結構光學器件評價的方法也往往對逐個單元進行輪廓截線的方式進行評價。但對于單一非球面采用車削加工，面型具有良好的對稱性，采用二維輪廓截線可以較好地實現全面評價。但對于微陣列結構光學器件來說，受超精密車削加工方法的限制，大部分單元不具有加工對稱性，因此，簡單地對各單元進行輪廓截線的測量和評價，并不能全面評價單元的面型精度。因此，有必要開發相應的評價方法實現對微陣列結構光學器件進行全面分析和評價。?

發明內容

本發明的目的是提出一種能夠微陣列結構光學器件三維面型精度評價方法，實現微陣列結構光學器件面型精度的全面評價。為此，本發明采用如下的技術方案：?

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)；?