[发明专利]基于虚拟标志点的复杂曲面偏折测量自定位方法

摘要

本发明属于精密测量技术领域，具体为一种基于虚拟标志点的复杂曲面偏折测量自定位方法。本发明方法步骤为：将被测元件口径中心点作为虚拟标志点；首先探测此中心点的高度坐标，计算实测标志点的世界坐标；根据偏折测量图像的相位信息计算实测标志点对应的投影屏像素坐标，以及实测标志点的法向量；利用反向追迹方法，迭代估算球的半径和对应球心坐标；最后得到测量点的坐标，以确定被测工件面形的横向坐标。本发明可有效计算被测面形最佳拟合球面参数，提供可靠的初始测量坐标，避免传统方法中繁琐困难的位置标定工作，对于提高偏折测量的效率与通用性有重要意义。

主权项

1.一种基于虚拟标志点的复杂曲面偏折测量自定位方法，其特征在于，具体步骤如下：(a)利用高度计测量光学元件的回转中心即虚拟标志点的高度h；(b)将光学元件水平放置在测量平台上，进行偏折测量；(c)在获取的图像上提取测量区域的重心，即为实测标志点(X_m,Y_m,Z_m)，根据系统标定参数，得到该实测标志点的反射光线的空间直线表达式:其中，(X₀,Y₀,Z₀)为相机光心坐标，(a_m,b_m,c_m)是实测反射光线的单位方向向量；(d)将回转中心的高度h作为实测标志点的高度Z代入公式(1)中的直线表达式中，计算实测标志点的X_m、Y_m坐标：(e)根据实际测量的图像信息，计算实测标志点对应屏幕像素坐标，也就是点光源坐标(X_S,Y_S,Z_S)；(f)由点光源坐标(X_S,Y_S,Z_S)、实测标志点坐标(X_m,Y_m,Z_m)、反射光线三组参数，得到实测标志点法向量(g)由实测标志点(X_m,Y_m,Z_m)和法向量得到一条空间直线:其中，N_x、N_y、N_z分别是法向量的分量；(h)将被测表面近似拟合为球面，球心在实测标志点与该点法向量组成的空间直线上；球的半径利用被测点反向追迹的方法估算得到。