[发明专利]一种透光玻璃光学畸变数字化检测仪及检测方法

摘要

一种透光玻璃光学畸变数字化检测仪，它由硬件和软件两部分组成；硬件是数字化照相装置，它包括标定板、标准测试图、标准网格图、测试支架、数码单反相机、三脚架、专用计算机和待测试玻璃试件；标准测试图和标准网格图分别粘贴于标定板的正、背面；待测试玻璃试件安装于测试支架上，数码单反相机置于待测试玻璃试件的正后方，通过三脚架上的两方向水平仪调整数码单反相机的姿态，保证其光学主轴通过待测试玻璃试件的几何中心并垂直于标定板，数码单反相机与专用计算机通过相机自带数据线连接；所述软件即自带的专用软件“OpticalDistortion”。一种透光玻璃光学畸变数字化检测方法，它有六大步骤。本发明具有全视区测量、自动化程度高、检测精度高的优点。

主权项

一种透光玻璃光学畸变数字化检测仪，其特征在于：该检测仪由硬件部分和软件部分组成，硬件部分是包括专用计算机(G)和数码单反相机(E)在内的数字化照相装置，以实现图像的采集、存储和处理；软件部分指自带专用软件“OpticalDistortion”；所述硬件部分即数字化照相装置，它包括：标定板(A)、标准测试图(B)、标准网格图(C)、测试支架(D)、数码单反相机(E)、三脚架(F)、专用计算机(G)及待测试玻璃试件(H)；其中，标准测试图(B)和标准网格图(C)分别粘贴于标定板(A)的正面和背面；待测试玻璃试件(H)安装于测试支架(D)上，通过调整测试支架(D)的高度保证待测试玻璃试件(H)与标定板(A)的几何中心在同一水平面内，其直线距离L1需精确测定；数码单反相机(E)由三脚架(F)支撑，置于待测试玻璃试件(H)的正后方，通过三脚架(F)上的两方向水平仪调整数码单反相机(E)的姿态，以保证其光学主轴通过待测试玻璃试件(H)的几何中心并垂直于标定板(A)，数码单反相机(E)与待测试玻璃试件(H)的几何中心水平距离L2需精确测定；数码单反相机(E)与专用计算机(G)通过相机自带数据线连接；该标定板(A)置于铝合金支架之上，可水平移动和前后翻转；标定板(A)正面贴有标准测试图(B)，背面贴有标准网格图(C)；该标准测试图(B)用于提供待测试玻璃光学畸变的目标物，由于使用金字塔迭代式光学流动方法计算相机拍摄得到的基准图像和畸变图像之间对应位置上的变形量，因此标准测试图需包含丰富的灰度级明暗变化；该标准网格图(C)用于提供确定相机标定系数的空间位置信息；它是在白色背景纸上打印上纵横排列成行的黑色直线，组成正交网格，网格线的宽度和相邻直线间距根据实际情况选定；该测试支架(D)是金属结构支架，用于以实际安装角支撑、固定待测试光学玻璃试件；支架的外形和尺寸与待测试玻璃的实际安装框架一致，沿水平、垂直方向移动，自身刚度足够大，确保安装待测试玻璃后不发生明显变形；该数码单反相机(E)配有高素质变焦镜头和快门控制线，并通过数据线与专用计算机(G)连接，拍摄图像直接传输至专用计算机(G)进行后处理；该三脚架(F)是稳重、坚固的金属结构架，为数码单反相机(E)提供有效支撑，云台 上配有两方向水平仪，便于调整相机水平；该专用计算机(G)安装有数码单反相机控制软件、专用检测软件“OpticalDistortion”及软件运行环境，并配有激光打印机用于打印测试报告；所述软件部分即“OpticalDistortion”软件，它是自带的专用软件，该软件包含了标定模块I、变形计算模块II、光学畸变评估模块III、变形计算参数校验模块IV和检测报告模块V五大功能模块；通过标定模块I从标准网格图获得标定系数，作为输入变量供变形计算模块II和光学畸变评估模块III调用；变形计算参数校验模块IV根据图像质量、最大变形程度确认光流层数、迭代次数、窗格形状及误差容限计算参数，并通过蒙特卡洛模拟法确保变形场计算精度大于99％；变形计算模块II依据步骤三的方法，使用经确认的计算参数计算从基准图像到畸变图像的变形场；其后光学畸变评估模块III依据步骤四‑步骤六，由变形场计算得到光学畸变极值点分布和光学畸变概率密度分布，并作为输入参数传递给检测报告模块V，最后自动生成试件的检测报告。