投影法測量非球面透鏡面形技術.pdf

1、光學系統應用非球面可以改善像質，提高光學性能，減小外形尺寸和重量。非球面廣泛應用于軍事和民用光學儀器中。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系統中的應用。 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的概念。主要做了以下幾個方面的工作：光學系統的建立；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確性直接影響到系統的檢

2、測精度。根據采集圖像的特點，設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，將獲得的圖像數據點進行矯正軸傾斜、去除冗余點等操作，然后運用最小二乘法進行曲線擬合，得到擬合方程；對于非軸對稱非球面，通過旋轉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、坐標轉換等方法，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，最終結果都以圖形界面方式顯示。整個過程中的圖像處理及數據處理算法通過V

3、isual C++與MATLAB接口編程實現。 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行了坐標測量。將測得的曲面點坐標值與采用投影法得到的坐標值進行對比分析，比較結果顯示：利用本文所提及方法得到的測量結果與Taylor-Hobson的測量結果吻合很好，投影法可以使曲面點坐標值的精度達到像素級。由于圖像處理時去除冗余點后待擬合點數目減少，因此通過插值處理的方法增加待擬合點