[发明专利]微阵列结构光学器件面型精度评价方法

摘要

本发明属于先进制造领域的复杂曲面零件超精密制造技术领域，涉及一种微阵列结构光学器件面型精度评价方法，包括：1）进行平面拟合，确定三维测量数据的基准平面，对测量数据进行调平操作；2）搜索调平后三维测量数据的坐标范围；3）将调平后的三维测量数据转为伪灰度图；4）对伪灰度图进行二值化处理，并依次进行边界提取和圆形识别；5）在单元顶点附近对三维测量数据进行搜索，得到最大或最小值；6）对于全部调平后的三维测量数据进行搜索，提取每个单元面型上的三维测量数据点；7）将每个单元的三维测量数据均拟合为相应的变形非球面模型；8）求取三维面型误差数据。本发明可实现微阵列结构光学器件更加全面的评价分析。

主权项

一种微阵列结构光学器件面型精度评价方法，该微阵列结构光学器件的单元结构的标准方程为球面标准方程或非球面标准方程，且测量数据来自于轮廓仪的三维坐标点(xi,yi,zi)，单元结构在(xi,yi)内最大内切圆半径为R,数据按照规则矩形方式排列，每行数据量为N个，共有M行，其面型精度评价步骤如下：1）对所有三维测量数据进行平面拟合，确定三维测量数据的基准平面，并计算三维测量数据的每个点(xi,yi)对应基准平面的Z坐标值zbi，将zi‑zbi代替三维测量数据的zi值，从而实现对测量数据的调平操作；2）搜索调平后三维测量数据的坐标范围xi∈[xmin,xmax]，yi∈[ymin,ymax]，zi∈[zmin,zmax]；3）将调平后的三维测量数据转为伪灰度图，即三维测量数据的每个点作为伪灰度图像素点，则对应伪灰度图像的像素数量为N×M，伪灰度图像上每个像素点(ui,vi)坐标和三维测量数据坐标(xi,yi)的关系为：ui=N(xi‑xmin)/(xmax‑xmin)、vi=M(yi‑ymin)/(ymax‑ymin)，每个像素点的灰度值gi和三维测量数据zi的关系为：gi=255(zi‑zmin)/(zmax‑zmin)；4）对伪灰度图进行二值化处理，并依次进行边界提取和圆形识别，提取各个单元结构的圆心坐标(uoi，voi)，并借助关系式xoi=uoi(xmax‑xmin)/N+xmin、yoi=voi(ymax‑ymin)/M+ymin得到各单元的顶点坐标(x0i,y0i)；5）在单元顶点(x0i,y0i)附近对三维测量数据进行搜索，得到最大或最小值zm（若单元为凹形，则搜索最小值，若为凸形，则搜索最大值），记为z0i；6）对于全部调平后的三维测量数据进行搜索，提取每个单元面型上的三维测量数据点；7）将每个单元面型上的三维测量数据均拟合为相应的变形非球面模型；8）对每个单元以(x0i,y0i)为中心、半径为R的区域内均匀采样一系列点(xi,yi)坐标，分别代入单元结构的标准方程和步骤7）拟合的变形非球面模型中，并进行所有z坐标值偏差量的求解，即可得到三维面型误差数据，实现整个微阵列结构光学器件面型精度的评价。