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申请/专利权人：北京理工大学

摘要：本发明公开了一种基于自适应条纹的逆向哈特曼测量方法，该方法包括：搭建逆向哈特曼测量光路；以被测镜的被测面中心顶点作为原点建立测量坐标；根据被测镜理论轮廓方程或者三维模型建立虚拟理想被测镜在测量坐标系下的空间点云坐标Mxm,ym,zm；计算相机靶面与图像发生器映射关系；将所述图像发生器显示理想正弦条纹图案Ic，通过映射函数G对图案Ic进行逆向求解得到图像发生器显示的理想自适应正弦条纹图案Sd；采集镜面反射条纹及解算面形误差；通过调整被测镜位姿，被测镜面形和虚拟理想面形的偏差。本发明的方法，在实现被测镜的快速位姿确定的同时，提高了面形误差的测量精度。

主权项：1.一种基于自适应条纹的逆向哈特曼测量方法，该方法具体包括以下步骤：步骤1：搭建逆向哈特曼测量光路；该测量光路包括通过调整架水平安装的被测镜，设置在所述被测镜被测面上方的图像发生器和针孔相机，所述图像发生器发光单元平面与所述针孔相机外置针孔共面且离轴放置；所述被测镜的光轴方向与图像发生器发光单元平面垂直，并处于所述针孔相机视场中心；所述调整架具有空间三维平移及绕被测镜轴线方向做俯仰倾斜二维调整功能；步骤2：标定系统坐标；以被测镜的被测面中心顶点作为原点建立测量坐标，水平面上的正交轴定义为XY轴，垂直于水平面的轴定义为Z轴，得到所述图像发生器发光单元平面的坐标为Sxs,ys,zs、所述针孔相机的靶面空间坐标为Cxc,yc,zc；步骤3：建立虚拟被测镜坐标；根据被测镜理论轮廓方程或者三维模型建立虚拟理想被测镜在测量坐标系下的空间点云坐标Mxm,ym,zm；步骤4：计算相机靶面与图像发生器映射关系；根据虚拟被测镜空间点云坐标Mxm,ym,zm，已经标定位置的图像发生器坐标Sxs,ys,zs与针孔相机的靶面空间坐标Cxc,yc,zc满足以下映射关系：Cxc,yc,zc＝GSxs,ys,zs其中映射函数G通过下列方程组求得： 步骤5：构造自适应条纹图案；将所述图像发生器显示理想正弦条纹图案Ic，通过映射函数G对图案Ic进行逆向求解得到图像发生器显示的理想自适应正弦条纹图案Sd；其中，理想正弦条纹图案Ic满足关系Icxc,yc＝a+bcosφxc,yc+δn其中a为图像的背景光强，b为条纹调制度，φxc,yc为附加相位，δn为对应移动相位且满足δn＝2πnN，其中N是条纹周期数，n为移相步数；逆向求解过程如下：Sdxsd,ysd,zsd＝G-1Icxc,yc,zc；步骤6：采集镜面反射条纹及解算面形误差；在所述图像发生器上显示具有理想坐标点Sd的理想条纹图案，使用所述针孔相机拍摄被测镜，得到理想条纹图案在所述针孔相机靶面空间上成像的坐标Ca；采用数字摩尔移相方法计算出所述成像坐标Ca在所述图像发生器上对应的实际坐标点Sa；根据理想坐标点Sd与实际坐标点Sa在X与Y方向上的偏差Δx和Δy，分别计算出理想坐标点Sd与实际坐标点Sa在X与Y方向上的斜率值Dx与Dy，并通过积分获得被测镜的面形误差Ec；步骤7：调整被测镜位姿；通过所述调整架控制被测镜沿空间三维平移及绕被测镜轴线方向做俯仰倾斜二维调整；被测镜调整后的位姿经步骤6解算的面形误差Ec后，再经Zernike多项式拟合出的Zernike系数的前8项c1…c8为0，则面形误差Ec为被测镜面形和虚拟理想面形的偏差；其中n为Zernike项数，ck为对应项的Zernike系数，Zkx,y为对应项的Zernike基元，拟合出的Zernike系数前8项c1…c8分别对应像差为平移、x轴倾斜、y轴倾斜、离焦、45°初级像散、0°初级像散、y轴初级彗差、x轴初级彗差。

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