[发明专利]一种结构光检测离轴非球面的位姿优化方法

摘要

本发明公开了一种结构光检测离轴非球面的位姿优化方法，该方法通过显示器投影条纹到被测镜面上，利用经镜面反射后的投影条纹的变形信息计算被测镜面各点的斜率，然后积分得到被测镜面的面形信息。结构光测量方法原理结构简单，检测动态范围较大，在面形检测领域应用广泛。但在实际测量过程中，镜面的位置姿态误差会严重影响最终的面形检测精度，特别是低频面形，本发明通过数值优化算法可有效解决这一问题，提高结构光面形检测精度，具有重要的应用价值。

主权项

1.一种结构光检测离轴非球面的位姿优化方法，所述方法采用的器件包括LCD显示屏(1)、被测镜面(2)和相机(3)，其特征在于：所述方法具体实现步骤如下：第一步，分别在LCD显示屏(1)、相机(3)和被测镜面(2)上制作至少3个标记点，采用激光跟踪仪进行测量，获得各标记点空间坐标位置信息；第二步，在LCD显示屏(1)上分别显示横竖正弦条纹，并用相机(3)拍摄经被测镜面(2)反射后的条纹，计算得到LCD显示屏(1)像素坐标；第三步，使用激光跟踪仪以被测镜面(2)为基准建立坐标系，并建立系统几何模型，然后将标定中得到的LCD显示屏(1)平面度误差数据代入模型中，从点像素坐标转换到其空间坐标；同时，结合相机(3)标定的光线出射光线向量，就可以得到屏幕点的空间坐标，最后将点的实测值与理想值坐标代入下式，就得到被测镜面(2)的面形误差斜率分布，最后积分就得到了被测镜面(2)的面形误差S；第四步，建立被测镜面(2)位置姿态优化目标评价函数：其中，N为总的像素点个数，tx、ty、tz、rx、ry、rz分别为被测面沿xyz方向的平移和旋转，S′i(tx,ty,tz,rx,ry,rz)为被测镜面位置姿态经过调整之后的理想面形，Si为实际测量得到的被测镜面面形；通过数学优化计算，使得目标函数最小F，即可得到实际检测时的被测镜面(2)位置姿态，进而得到更为准确的被测镜面(2)面形误差信息。