[发明专利]基于直线运动部件误差补偿的光轴与物面垂直度检测方法

摘要

本发明公开一种基于直线运动部件误差补偿及多点成像的光轴与物面垂直度偏差检测方法，包括以下步骤使相机与XY平面相对运动，令相机从零位沿任一坐标轴到达第一成像点；在此点处改变物距、采集图像、选择清晰度评价函数计算图像清晰度函数值，直到图像清晰度函数出现最大值；令相机沿同一运动轴从第一成像点到达第二成像点；在此点处改变物距、采集图像，选择清晰度评价函数计算图像清晰度函数值，直到图像清晰度函数出现最大值；计算光轴与物面的垂直度偏差。本发明通过两次调整相机位置，依据不同成像点的位置关系、各成像点处图像清晰度函数值达到最大时的物距差以及直线运动部件误差补偿算法实现测量系统光轴与物面垂直度偏差的检测。

主权项

基于直线运动部件误差补偿的光轴与物面垂直度检测方法，其特征在于该方法包括以下步骤：A.使相机与XY平面相对运动，沿X轴从零位平移t1到达第一成像点，由于位置度误差△x(x)、直线度误差δy(x)和δz(x)、滚转角α(x)、俯仰角β(x)及偏摆角γ(x)的存在，平移之后相机的坐标(x1,y1,z1)为x1y1z11=Tx1×0001]]>其中Tx1=Trans(x+Δx(x),δy(x),δz(x))×Rot(x,α)×Rot(x,β)×Rot(x,γ)x=t1]]>其中Trans()表示平移变换矩阵；Rot()表示旋转变换矩阵；B.在第一成像点以固定步长调节物距、采集图像、选择清晰度评价函数计算图像清晰度函数值，同时记录物距值和清晰度函数值，直到找到清晰度最大值；相机在调节物距的过程中，由于位置度误差△z(z)、直线度误差δx(z)、垂直度误差θxz以及俯仰角β(z)的存在，导致在调节物距过程中拍摄到的点偏离(x1,y1)，相机实际拍摄到的点的坐标为(x1',y1')，则x1′=x1+δx(z)+β(z)×z+θxz×zz=zcam1′]]>其中z'cam1为图像清晰度值最大时的物距真值，其值为：zcam1′=z+Δz(z)z=zcam1]]>其中zcam1为实验所得的物距值；C.使相机与XY平面相对运动，沿X轴从第一成像点平移t2以到达第二成像点(x2,y2,z2)，则x2y2z21=Tx2×x1y1z11]]>其中Tx2=Trans(t1+t2+Δx(x),δy(x),δz(x))×Rot(x,α)×Rot(x,β)×Rot(x,γ)x=t1+t2]]>D.在第二成像点以固定步长调节物距、采集图像，选择清晰度评价函数计算图像清晰度函数值，同时记录物距值和清晰度函数值，直到找到清晰度最大值；相机在调节物距的过程中，由于位置度误差△z(z)、直线度误差δx(z)、垂直度误差θxz以及俯仰角β(z)的存在，实际拍摄到的点x'2的坐标为x2′=x2+δx(z)+β(z)×z+θxz×zz=zcam2′]]>其中z'cam2为第二次调焦过程中图像清晰度值最大时的物距真值，其值为：zcam2′=z+Δz(z)z=zcam2]]>其中zcam2为实验所得的物距值；E.计算光轴与物面的垂直度偏差角；θ=arctanzcam2′-zcam1′x2′-x1′]]>同理，若使相机沿着Y轴移动，即可用上述方法检测光轴与物面Y向的垂直度偏差角。