[发明专利]一种基于逆向Hartmann计算机辅助法的三维测量系统

权利要求书

1.一种基于逆向Hartmann计算机辅助法的三维测量系统，其特征是：包括检测系统(A1)，所述检测系统(A1)包括待测镜(1)、发光屏(2)和CCD相机(3)；

所述CCD相机(3)包括焦平面(6)、相机透镜(5)和针孔(4)；

所述发光屏(2)上显示的是相移条纹图，经待测镜(1)反射后经CCD相机(3)的针孔(4)，再经相机透镜(5)后由焦平面(6)接收，所述CCD相机(3)获得的图像由计算机(7)处理，获得待测镜(1)面形信息；

所述检测系统(A1)的检测过程具体为：

步骤a、在所述发光屏(2)上生成一组水平和竖直方向的正弦相移条纹图；

步骤b、采用光路挟持与装调将发光屏(2)、CCD相机(3)和待测镜(1)构成的系统进行准直和标定，使CCD相机(3)和待测镜(1)的光轴重合，且与发光屏(2)的屏幕垂直，获得所述发光屏(2)、CCD相机(3)和待测镜(1)的空间位置坐标，将CCD相机(3)调焦在待测镜(1)的表面，采用计算机辅助优化模块(A2)进行标定误差的有效校正；获得标定测量的发光屏(2)、针孔(4)和待测镜(1)之间的距离；

步骤c、采用CCD相机(3)拍下经待测镜(1)偏折后的发光屏(2)上显示的相移条纹图，移去待测镜(1)后再拍一组水平和竖直相移条纹图作为参考；

步骤d、将拍到的相移条纹图采用计算机辅助优化模块(A2)进行相位展开、计算斜率并恢复波前，根据恢复的待测镜面形信息分析波前像差。

2.根据权利要求1所述的一种光学自由曲面全频段像差检测系统，其特征在于：步骤b中，采用计算机辅助优化模块(A2)进行标定误差的有效校正的具体过程为：

步骤b1、搭建中高频段像差检测的实验系统，进行预标校系统几何参数；

步骤b2、在光迹追踪软件中建立系统模型；

步骤b3、在逆向Hartmann测量系统中获得波前像差W₁；

步骤b4、优化系统几何参数；

步骤b5、在系统模型中进行光线追迹，获得更新的波前像差W₂；

步骤b6、利用正交多项式拟合W₁和W₂，更新目标函数；

步骤b7、若目标函数小于阈值ε，输出测量面形误差W_surf，否则，继续优化系统几何参数，重复步骤b5至步骤b7。