投影法測量非球面透鏡面形技術(shù).pdf

1、光學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用非球面可以改善像質(zhì)，提高光學(xué)性能，減小外形尺寸和重量。非球面廣泛應(yīng)用于軍事和民用光學(xué)儀器中。然而，非球面元件在加工和檢測上的困難卻一直制約著其在光學(xué)系統(tǒng)中的應(yīng)用。 本文從檢測角度出發(fā)，提出了投影法測量非球面透鏡面形技術(shù)的概念。主要做了以下幾個方面的工作：光學(xué)系統(tǒng)的建立；透鏡投影圖像的采集與處理；曲線和曲面的擬合；面形檢測應(yīng)用程序的開發(fā)；精度與誤差分析。 在整個工作中，投影圖像輪廓提取的準(zhǔn)確性直接影響到系統(tǒng)的檢

2、測精度。根據(jù)采集圖像的特點，設(shè)置合理的閾值利用邊緣檢測算法得到投影圖像的邊緣。對于軸對稱非球面，將獲得的圖像數(shù)據(jù)點進(jìn)行矯正軸傾斜、去除冗余點等操作，然后運用最小二乘法進(jìn)行曲線擬合，得到擬合方程；對于非軸對稱非球面，通過旋轉(zhuǎn)待測非球面得到多幅不同截面的投影圖像。處理時，采用邊緣平移、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等方法，利用最小二乘曲面擬合算法得到非球面面形方程。無論是曲線擬合還是曲面擬合，最終結(jié)果都以圖形界面方式顯示。整個過程中的圖像處理及數(shù)據(jù)處理算法通過V

3、isual C++與MATLAB接口編程實現(xiàn)。 為了驗證投影法測量非球面透鏡面形的有效性，利用Taylor-Hobson輪廓測量儀對一球面凸透鏡進(jìn)行了坐標(biāo)測量。將測得的曲面點坐標(biāo)值與采用投影法得到的坐標(biāo)值進(jìn)行對比分析，比較結(jié)果顯示：利用本文所提及方法得到的測量結(jié)果與Taylor-Hobson的測量結(jié)果吻合很好，投影法可以使曲面點坐標(biāo)值的精度達(dá)到像素級。由于圖像處理時去除冗余點后待擬合點數(shù)目減少，因此通過插值處理的方法增加待擬合點