[發明專利]一種微透鏡陣列面形的單點光學測量路徑生成方法

有效

• 申請號: 202110674765.3
• 申請日: 2021-06-18
• 公開（公告）號: CN113251949B
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 李澤驍;張效棟;房豐洲
• 申請（專利權）人: 三代光學科技(天津)有限公司
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24;G01M11/02;G02B3/00
• 代理公司: 北京沁優知識產權代理有限公司 11684
• 代理人: 周慶路

1.一種微透鏡陣列面形的單點光學測量路徑生成方法，其特征在于包括如下步驟：

1）選取具有待測表面全域的弧矢傾斜角不大于單點光學測頭(5)的角度特性的θ_max的微透鏡陣列(6)；

2）規劃所述待測表面的采樣路徑設置為螺旋線式采樣路徑，并獲取采樣路徑上多組測量點的坐標；采樣路徑具體滿足如下方程：

其中，x_s，y_s，z_s分別為采樣路徑所在的笛卡爾坐標系中的各坐標的參數，f為螺旋線進給速率參數，ω為螺旋線旋轉角速度參數，t_i為采樣時間參數，f_MLA()為待測表面面形表達式；

3）當，且時，按照如下方程完成所述測量點的坐標到測量系統中各軸系的運動坐標的轉化：

其中，d_min是單點光學測頭(5)所能測量到的出瞳至表面的最小距離，d_max是單點光學測頭(5)所能測量到的出瞳至表面的最大距離，d是單點光學測頭(5)出瞳到待測表面的距離；

N₀是測量點的單位法矢，T₀為一角度常數，δ為單點光學測頭抬起的余量，T₁ =(sinT₀cosφ， sinT₀sinφ，cosT₀)是單點光學測頭(5)朝向的矢量，測量點的柱坐標角方向值φ的取值范圍為[0，2π]，X是橫向運動軸(1)的坐標值，Z是縱向運動軸(2)的坐標值，C是轉動平臺(3)的坐標值，T是擺動軸(4)的坐標值，為轉動平臺(3)恒定轉動的角速度，t_i為采樣時間參數，f_X為橫向運動軸（X軸）的進給速度。

2.根據權利要求1所述的一種微透鏡陣列面形的單點光學測量路徑生成方法，其特征在于，所述測量系統包括單點光學測頭(5)及測量裝置，其中所述測量裝置包括橫向運動軸(1)，縱向運動軸(2)，轉動平臺(3)以及擺動軸(4)，且所述擺動軸(4)的擺動方向在X軸與Z軸所形成的平面上，單點光學測頭(5)固定設置于測量裝置上。

3.根據權利要求2所述的一種微透鏡陣列面形的單點光學測量路徑生成方法，其特征在于，放置所述待測表面時保證微透鏡陣列(6)中心單元的頂點與縱向運動軸(2)的軸心重合。

4.根據權利要求1所述的一種微透鏡陣列面形的單點光學測量路徑生成方法，其特征在于，所述弧矢傾斜角計算方式如下：

其中，N₀是測量點的單位法矢，N_r0是測量點法矢在X軸和Z軸所形成的平面上的投影的單位矢量。

5.根據權利要求1所述的一種微透鏡陣列面形的單點光學測量路徑生成方法，其特征在于，當，且時，按照如下方程完成所述測量點的坐標到測量系統中各軸系的運動坐標的轉化：

其中，d_min是單點光學測頭(5)所能測量到的出瞳至表面的最小距離，d_max是單點光學測頭(5)所能測量到的出瞳至表面的最大距離；

其中，N₀是測量點的單位法矢，T₂ = (sinT(X)cosφ，sinT(X)sinφ，cosT(X))是單點光學測頭(5)朝向的矢量，測量點的柱坐標角方向值φ的取值范圍為[–π，π]；

Z(X)和T(X)表示縱向運動軸(2)坐標和擺動軸(4)的運動方程，方程用以保證隨著橫向運動軸(1)的運動單點光學測頭(5)與位于由X軸和Z軸形成的平面上對應測量點的距離在d_min~d_max之間；

t_i是采樣時間參數，d是單點光學測頭(5)出瞳到待測表面的距離，為轉動平臺(3)恒定轉動的角速度，f_X為橫向運動軸(1)的進給速度。