相 超,王道档,窦进超,孔 明,刘 璐,许新科

(中国计量大学 计量测试工程学院,浙江 杭州 310018)

三维面形检测技术在工业制造、生物影像与机器视觉等方面中均发挥着重要的作用,而大口径复杂曲面因有改善像质、简化仪器结构等优点在光学成像系统中得到了广泛的应用[1]。目前常用的三维面形检测方法有坐标测量法、光学干涉仪、计算全息法、结构光测量法以及光纤干涉投影测量法等[2]。坐标测量法主要是利用触针对被测面形进行逐点测量,通过扫描获取各点三维坐标并拟合获取全口径面形,在测量被测面时容易对其造成划伤,且其单点采样的测量方式使其测量效率受限[3-4]。光学干涉仪具有高空间分辨率与高检测精度的优点,但其易受环境影响且动态范围较小[5]。计算全息法是一种高精度的非接触式零位干涉测量法,但是其补偿测量模式导致该法测量成本高、通用性较差[6]。结构光测量法具有系统结构简单的优点,但其检测精度受限于投影装置的分辨率[7]。光纤干涉投影测量法因其简便的检测过程、较高的检测精度,在各类复杂曲面的面形测量中得到越来越来广泛的应用;但是由于光纤探头所投射光斑范围尺寸与光强的限制,该方法的测量口径与动态测量范围有限[8]。

为了进一步实现大动态测量范围复杂光学元件的面形检测,子孔径拼接测量法顺势而生。其原理是将被测面形划分为多个相对较小的子孔径区域,分别检测各子孔径的面形数据,将所测得各子孔径数据进行拼接来获取全口径面形[9]。……