[发明专利]一种基于几何光学的镜面出平面位移测量装置及其测量方法

权利要求书

1.一种基于几何光学的镜面出平面位移测量装置，其特征在于：包括目标镜、监测镜、两个框架、相机、光学平台、两个拉杆、四个立柱、拉杆立柱连接件、框架连接件、立柱底座和计算机；

四个立柱分别通过一个立柱底座安装在光学平台的四角上，两个拉杆位于光学平台上方的两侧，每个拉杆的两端分别通过一个拉杆立柱连接件与一个立柱连接，目标镜通过框架安装在两个拉杆之间，目标镜的框架两侧分别通过一个框架连接件与其对应的拉杆连接，监测镜通过框架安装在两个拉杆之间，监测镜的框架两侧分别通过一个框架连接件与其对应的拉杆连接，目标镜与监测镜为中心与中心相对，面与面平行，框架包括内框架和外框架，监测镜的内框架上安装有按正方形布置的点光源，相机安装在监测镜的外侧，相机镜头与监测镜镜面平行，相机通过数据线与计算机连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于几何光学的镜面出平面位移测量装置，其特征在于：还包括相机调整位置装置，相机调整位置装置安装在监测镜的外框架上，相机安装在相机调整位置装置上。

3.一种基于权利要求1所述的基于几何光学的镜面出平面位移测量装置的测量方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤一：目标镜与监测镜平行放置，要求面与面平行，互相之间不存在扭转角度；

步骤二：打开电光源，电光源的光在两个镜面反射产生多级点阵，将其作为信息采集点保存下来，获得不同目标镜的数字图像，如图像未变化即无出平面位移，如果数字图像有变化时即产生了出平面位移；

步骤三：相机采集带有镜面出平面位移信息的数字图像，传送给计算机，获得图像上光点产生位移改变Δy，取z为出平面位移，基于泰勒级数在一固定点y0展开为：

z = f ( y ) = f ( y 0 ) + d f ( y 0 ) d y ( y - y 0 ) + d 2 f ( y 0 ) 2 d 2 y ( y - y 0 ) 2 + d 3 f ( y 0 ) 6 d 3 y ( y - y 0 ) 3 + o ( y - y 0 ) 4 ]]>

取光点位移改变Δy为未知量：

z = f ( y ) = f ( y 0 ) + d f ( y 0 ) d y Δ y + d 2 f ( y 0 ) 2 d 2 y Δy 2 + d 3 f ( y 0 ) 6 d 3 y Δy 3 + oΔy 4 ]]>

y0为固定点：

z＝f(y)＝a+bΔy+cΔy2+dΔy3+oΔy4

初始条件：Δy＝0，z＝0，边界条件：y＝h时z＝0；

由光点产生位移改变Δy对应获得出平面位移z。