非球面面形检测装置和方法

摘要

本发明是一种非球面面形检测装置和方法，其装置包括有光学投影系统、精密旋转台、成像系统和计算机处理系统。光学投影系统与成像系统相对而置，光路连接，被测非球面零件置于其中，成像系统采用高分辨率的面阵CCD相机，获取数字化的图像信息，经图像采集卡传输到计算机处理系统上。基于以上装置采用投影法进行图像的采集，经计算机处理系统的计算后获得被测非球面的面形数据。本发明还通过精密旋转台逐次地旋转一个固定的角度，并分别进行数据采集，依次获得多幅图像数据，然后经图像处理、图像拼接和数据拟合算法，得到被测非球面的面形数据。本发明对光学系统和环境的要求较低，结构简单，而且数据处理快，便于实时在线检测。

主权项

一种非球面面形检测方法，是在非球面面形检测装置上实现，该非球面面形检测装置包括有成像系统(4)和计算机处理系统(5)，还包括有光学投影系统(1)和精密旋转台(2)，被测非球面零件(3)置于精密旋转台(2)之上，光学投影系统(1)与成像系统(4)相对而置，并光路连接，光学投影系统(1)与成像系统(4)另行固定，不随精密旋转台(2)的转动而转动，被测非球面零件(3)置于光学投影系统(1)和成像系统(4)之间，数据采集卡就装在计算机的PCI扩展槽上，由数据电缆线相互连接，计算机处理系统(5)与成像系统(4)通过数据采集卡连接，计算机处理系统(5)还与精密旋转台(2)电信号连接，光学投影系统(1)包括一点光源和一套准直系统；精密旋转台(2)是带有精密二维水平调节和分级旋转精度的旋转台；成像系统(4)采用高分辨率的面阵CCD相机，获取数字化的图像信息，经图像采集卡传输到计算机处理系统(5)上，其特征在于：利用精密旋转台带动置于其上的被测件非球面零件转动并逐个记录和采集被测件的轮廓图像数据，通过计算获得该被测非球面零件的拟合曲线数据并进一步获得被测非球面的面形数据，具体的检测步骤包括有：(一).将光学投影系统(1)、被测非球面零件(3)和成像系统(4)调整到同一轴线上；(二).成像系统(4)与计算机处理系统(5)上的图像采集卡用数据线相连；(三).调整精密旋转台(2)使其处于水平位置，并将被测非球面零件置于精密旋转台上，调整光学投影系统(1)产生平行光；(四).光学投影系统(1)产生的平行光照明放置在精密旋转台(2)上的被测非球面零件(3)，平行光的光束直径大于被测非球面零件(3)的口径；(五).用成像系统(4)对投影图像成像，由图像采集卡采集并保存到计算机处理系统(5)上，通过图像滤波、边缘检测、边缘校正、被测非球面零件(3)的轴倾斜矫正和拟合算法，获得该被测非球面零件的拟合曲线数据；(六).由计算机控制精密旋转台(2)逐次地旋转一个固定的角度，此角度根据被测件可在0-15度的范围内选定，并分别进行步骤(五)，依次获得所采集的多幅图像数据，然后经图像处理、图像拼接和数据拟合算法，得到被测非球面的面形数据，多幅图像数据采集时，精密旋转台(2)每次旋转的角度越小，面形检测的精度就越高。