[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

说明书

本发明公开了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。本发明通过点照明系统提供光信息，光在两个镜面上的多次反射，利用图像采集设备获得带有镜面出平面位移信息的数字图像，更换目标镜，采集多张数字图像，可以通过对比分析这些数字图像上光点位置的变化，进而获得镜面的出平面位移。本发明提供一种新型的平面度监测装置，可以完成较高精度的平面度检测，具备全场检测、使用灵活方便且检测速度高的特点。

技术领域

本发明属于平面度误差测量领域，尤其涉及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。

背景技术

随着科学研究的高速发展，高精度大尺寸玻璃工件的需求量越来越大且对制造行业生产的工件、平面度误差测量精度要求也越来越高，这就导致开创一种在工程实际中便于应用的对中大平面玻璃的出平面位移检测方法具有很大的意义。

目前，玻璃平面度检测仪器种类较多，基本可分为机械测量与光测仪器检测，其中光测仪器应用较为广泛、精度也较高，但当前的测量方法主要采用逐点扫描的检测方式，检查较为耗时。相比之下，使用本镜面出平面位移测量装置来测量，无需逐点扫描，具有全场检测、使用灵活方便的特点，能有效的缩短测量时间、降低测量成本，具有一定的现实意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种实用、安装方便的基于几何光学的镜面出平面位移测量装置。本发明的目的还包括提供一种测量精度高的，基于几何光学的镜面出平面位移测量方法。

一种基于几何光学的镜面出平面位移测量装置，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栏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。

本发明一种基于几何光学的镜面出平面位移测量装置，还可以包括：

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。

一种基于几何光学的镜面出平面位移测量方法，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：

取光点位移改变Δy为未知量：