[發(fā)明專利]一種鏡面面形檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810461704.7
• 申請(qǐng)日: 2018-05-15
• 公開（公告）號(hào): CN108627121B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘇斌;白帆;劉志娟;宓霄凌;毛永夫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江中控太陽能技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G01B11/25
• 分類號(hào): G01B11/25
• 代理公司: 上海漢聲知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

1.一種鏡面面形檢測(cè)方法，其特征在于，包括一鏡面面形檢測(cè)裝置，所述鏡面面形檢測(cè)裝置包括待測(cè)鏡面、投影幕、投影儀、標(biāo)定相機(jī)、測(cè)量相機(jī)組以及計(jì)算機(jī)；

所述待測(cè)鏡面與所述投影幕相對(duì)間隔設(shè)置，且其面積大于所述投影幕的面積；

所述計(jì)算機(jī)通過所述投影儀向投影幕發(fā)送條紋圖像信號(hào)，同時(shí)控制所述標(biāo)定相機(jī)采集所述投影幕上的條紋圖像，控制所述測(cè)量相機(jī)組采集所述投影幕上的條紋圖像，通過所述待測(cè)鏡面產(chǎn)生虛像，以及處理所述標(biāo)定相機(jī)和所述測(cè)量相機(jī)組拍攝得到圖片；

所述測(cè)量相機(jī)組包括至少兩個(gè)測(cè)量相機(jī)，并且各所述測(cè)量相機(jī)的視野通過拼接后，可觀測(cè)得到表面鋪滿條紋圖像虛像的完整待測(cè)鏡面；

所述標(biāo)定相機(jī)至少為一個(gè)；

采用所述鏡面面形檢測(cè)裝置的方法包括如下步驟：

(1)標(biāo)定有效區(qū)域：在投影幕上順次投射全黑圖像和全白圖像，所述標(biāo)定相機(jī)分別采集投影幕上的全黑圖像和全白圖像，所述測(cè)量相機(jī)組依次采集所述投影幕上的全黑圖像和全白圖像在待測(cè)鏡面中形成的虛像圖像，以標(biāo)定出標(biāo)定相機(jī)和測(cè)量相機(jī)組采集到的圖像中的有效區(qū)域；

(2)采集條紋圖像投影圖和條紋圖像虛像圖：在投影幕上順次投射不同頻率的條紋圖像，通過所述標(biāo)定相機(jī)依次采集投影幕上的條紋圖像得到條紋圖像投影圖，通過所述測(cè)量相機(jī)組依次采集投影幕上的條紋圖像在待測(cè)鏡面中形成的虛像得到條紋圖像虛像圖；

(3)獲取投影幕上的條紋圖像在投影幕平面坐標(biāo)系下的位相圖：將步驟(2)中的所述條紋圖像投影圖通過相位解包裹算法解包，獲得投影幕上的條紋圖像在標(biāo)定相機(jī)圖像坐標(biāo)系下各像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的相位分布；由于投影幕上的條紋圖像中的各點(diǎn)在投影幕平面坐標(biāo)系下的二維坐標(biāo)與其在標(biāo)定相機(jī)圖像坐標(biāo)系下的像素坐標(biāo)一一映射，進(jìn)而可得到投影幕上的條紋圖像在投影幕平面坐標(biāo)系下的包含位置分布信息和相位分布信息的位相圖；

(4)獲取投影幕上的條紋圖像的虛像的位相圖：將步驟(2)中采集到的各個(gè)所述條紋圖像虛像圖分別通過相位解包裹算法解包，獲得投影幕上的條紋圖像的虛像中的各點(diǎn)在測(cè)量相機(jī)圖像坐標(biāo)系下各像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的相位分布；

建立測(cè)量坐標(biāo)系，計(jì)算出待測(cè)鏡面在所述測(cè)量坐標(biāo)系下的投影位置；由于待測(cè)鏡面的投影中的各點(diǎn)在測(cè)量坐標(biāo)系中的二維坐標(biāo)，與投影幕上的條紋圖像的虛像中的各點(diǎn)在測(cè)量相機(jī)圖像坐標(biāo)系下的像素坐標(biāo)一一映射，從而可得到投影幕上的條紋圖像的虛像中的各點(diǎn)在測(cè)量坐標(biāo)系下包含位置分布信息和相位分布信息的位相圖；

(5)獲取待測(cè)鏡面在所述條紋圖像虛像圖中各像素點(diǎn)處的法向量：將所述投影幕平面坐標(biāo)、所述標(biāo)定相機(jī)圖像坐標(biāo)系及所述測(cè)量相機(jī)圖像坐標(biāo)系在所述測(cè)量坐標(biāo)系下統(tǒng)一表示，并將步驟(3)和(4)中得到的所述投影幕上的條紋圖像的位相圖與投影幕上的條紋圖像的虛像的位相圖在所述測(cè)量坐標(biāo)系中按照位相相等的原則，根據(jù)反射定律利用最小二乘法擬合，得到待測(cè)鏡面在所述條紋圖像虛像圖中各像素點(diǎn)處的法向量；

(6)獲取面形數(shù)據(jù)：對(duì)步驟(5)中獲得的待測(cè)鏡面在所述條紋圖像虛像圖中各像素點(diǎn)處的法向量，使用路徑積分方法進(jìn)行面形恢復(fù)，得到待測(cè)鏡面的面形數(shù)據(jù)。

2.如權(quán)利要求1所述的鏡面面形檢測(cè)方法，其特征在于，投射到投影幕上的條紋圖像為按照時(shí)間順序交替投射的水平條紋圖像和垂直條紋圖像；或者，為同時(shí)投射的由水平條紋和垂直條紋組合而成的復(fù)合條紋圖像。

3.如權(quán)利要求1所述的鏡面面形檢測(cè)方法，其特征在于，投影儀投射的條紋圖像表達(dá)式為：

其中，I_V(i，j，K，t)、I_H(i，j，K，t)分別表示垂直和水平方向上含t個(gè)周期的條紋圖像進(jìn)行第K步移相后，在投影幕平面坐標(biāo)系下坐標(biāo)為(i，j)點(diǎn)的光強(qiáng)值；N_v、N_h分別為垂直和水平方向上的像素?cái)?shù)目；I₀為條紋圖像的平均亮度，V為條紋圖像的對(duì)比度；K為條紋圖像移相的步數(shù)，其中，K＝1，2，3，4。