一種應(yīng)用于檢測(cè)設(shè)備中反光鏡的成型方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種應(yīng)用于檢測(cè)設(shè)備中反光鏡 的成型方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在機(jī)器視覺(jué)領(lǐng)域中，為了實(shí)現(xiàn)三維特征檢測(cè)，要求檢測(cè)設(shè)備配備的光學(xué)系統(tǒng)能夠 將光線會(huì)聚于一個(gè)目標(biāo)焦點(diǎn)。目前檢測(cè)設(shè)備的光學(xué)系統(tǒng)一般米用LED芯片作為光源，一方 面LED芯片是一個(gè)面光源，而且其發(fā)出的光線的發(fā)散角較大，另一方面，在檢測(cè)設(shè)備中空間 有限，結(jié)構(gòu)緊湊，光源的光學(xué)器件之間的距離有限，而檢測(cè)設(shè)備對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的精度要求也很 高，故難以將光源發(fā)出的光線近似為平行光線，因此，檢測(cè)設(shè)備的光學(xué)系統(tǒng)一般難以簡(jiǎn)單的 利用一個(gè)凹面反光鏡來(lái)將入射光線聚焦到目標(biāo)焦點(diǎn)，一般需要輔以復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)才能夠 實(shí)現(xiàn)入射光線的精確聚焦。
[0003] 此外，在機(jī)器視覺(jué)領(lǐng)域中，對(duì)入射到目標(biāo)焦點(diǎn)的光線強(qiáng)度的要求是與入射角度相 關(guān)的，也就是說(shuō)，在目標(biāo)焦點(diǎn)處，對(duì)不同的入射角的光線系統(tǒng)所要求的光線強(qiáng)度也不同，這 種需求使得光學(xué)系統(tǒng)的復(fù)雜度更高。
[0004] 然而，眾所周知，光學(xué)元件是較為昂貴的器件，且精度要求較高，當(dāng)光學(xué)系統(tǒng)較為 復(fù)雜時(shí)，不僅其成本會(huì)大幅提升，而且系統(tǒng)在使用過(guò)程中調(diào)試難度巨大，影響設(shè)備的使用效 率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提供一種應(yīng)用于檢測(cè)設(shè)備 中反光鏡的成型方法，利用該方法對(duì)反光鏡進(jìn)行設(shè)計(jì)使得能夠利用盡可能少的光學(xué)器件來(lái) 將入射光線有效聚焦，同時(shí)使得在目標(biāo)焦點(diǎn)處光線強(qiáng)度隨入射角調(diào)整。
[0006] 本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)： 提供了一種應(yīng)用于檢測(cè)設(shè)備中反光鏡的成型方法，包括： 曲面設(shè)計(jì)步驟：將由LED芯片發(fā)出的入射光線分割為N束基本光束，在反光鏡的表面預(yù) 成型與所述N束基本光束一一對(duì)應(yīng)的N個(gè)反射曲面，使得每束基本光束都被反射曲面聚焦 到目標(biāo)焦點(diǎn)，其中，所述N不小于3 ; 曲面調(diào)整步驟：設(shè)待調(diào)整的反射曲面為第X個(gè)反射曲面，建立在目標(biāo)焦點(diǎn)處入射角度 與光線強(qiáng)度要求的映射關(guān)系，計(jì)算第X個(gè)反射曲面所反射的光線聚焦到目標(biāo)焦點(diǎn)時(shí)的入射 角度a，將該入射角度a代入前述映射關(guān)系中以求得第X個(gè)反射曲面所對(duì)應(yīng)的光線強(qiáng)度要 求，根據(jù)該光線強(qiáng)度要求調(diào)整第X個(gè)反射曲面的面積大小。
[0007] 曲面成型步驟：在基本光束照射在反光鏡上的照射區(qū)域內(nèi)成型與該束基本光束匹 配的反射曲面。
[0008] 其中，所述曲面設(shè)計(jì)步驟還包括： 分光步驟：將由LED芯片發(fā)出的入射光線分割N基本光束，所述基本光束的發(fā)散角小于 其入射光線的發(fā)散角； 設(shè)計(jì)步驟：根據(jù)基本光束的入射方向和發(fā)散角、LED芯片的坐標(biāo)值和目標(biāo)焦點(diǎn)的坐標(biāo) 值計(jì)算反射曲面函數(shù)，使得滿足該反射曲面函數(shù)的反射曲面能將該束基本光束聚焦于所述 目標(biāo)焦點(diǎn)； 其中，每束基本光束的發(fā)散角在6°至20°之間。
[0009] 其中，所述反射曲面是非球面的二次曲面。
[0010] 其中，所述反射曲面函數(shù)滿足
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種應(yīng)用于檢測(cè)設(shè)備中反光鏡的成型方法，其特征在于包括： 曲面設(shè)計(jì)步驟：將由LED芯片發(fā)出的入射光線分割為N束基本光束，在反光鏡的表面預(yù) 成型與所述N束基本光束一一對(duì)應(yīng)的N個(gè)反射曲面，使得每束基本光束都被反射曲面聚焦 到目標(biāo)焦點(diǎn)，其中，所述N不小于3 ; 曲面調(diào)整步驟：設(shè)待調(diào)整的反射曲面為第X個(gè)反射曲面，建立在目標(biāo)焦點(diǎn)處入射角度 與光線強(qiáng)度要求的映射關(guān)系，計(jì)算第X個(gè)反射曲面所反射的光線聚焦到目標(biāo)焦點(diǎn)時(shí)的入射 角度a，將該入射角度a代入前述映射關(guān)系中以求得第X個(gè)反射曲面所對(duì)應(yīng)的光線強(qiáng)度要 求，根據(jù)該光線強(qiáng)度要求調(diào)整第X個(gè)反射曲面的面積大小。
2. 曲面成型步驟：在基本光束照射在反光鏡上的照射區(qū)域內(nèi)成型與該束基本光束匹 配的反射曲面。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于檢測(cè)設(shè)備中反光鏡的成型方法，其特征在于，所述 曲面設(shè)計(jì)步驟還包括： 分光步驟：將由LED芯片發(fā)出的入射光線分割N基本光束，所述基本光束的發(fā)散角小于 其入射光線的發(fā)散角； 設(shè)計(jì)步驟：根據(jù)基本光束的入射方向和發(fā)散角、LED芯片的坐標(biāo)值和目標(biāo)焦點(diǎn)的坐標(biāo) 值計(jì)算反射曲面函數(shù)，使得滿足該反射曲面函數(shù)的反射曲面能將該束基本光束聚焦于所述 目標(biāo)焦點(diǎn)； 如權(quán)利要求2所述的一種應(yīng)用于檢測(cè)設(shè)備中反光鏡的成型方法，其特征在于：每束基 本光束的發(fā)散角在6°至20°之間。
4. 如權(quán)利要求2所述的一種應(yīng)用于檢測(cè)設(shè)備中反光鏡的成型方法，其特征在于：所述 反射曲面是非球面的二次曲面。
5. 如權(quán)利要求4所述的一種應(yīng)用于檢測(cè)設(shè)備中反光鏡的成型方法，其特征在于：所述 反射曲面函數(shù)滿足：
，其中K為二次曲面系數(shù)，R為曲率半徑， f=X2+Y2,X，Y，Z是以目標(biāo)焦點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)的坐標(biāo)。
6. 如權(quán)利要求5所述的一種應(yīng)用于檢測(cè)設(shè)備中反光鏡的成型方法，其特征在于：所述 出射光線被分割為N束基本光束，所述3 <N< 10,所述反光鏡上設(shè)置有與這N束基本光束 --對(duì)應(yīng)的N個(gè)反射曲面，所述N個(gè)反射曲面是下述反射曲面中的任意N個(gè)： 二次曲面系數(shù)K為-0. 64、曲率半徑R1為18的第一曲面； 二次曲面系數(shù)K為-0. 640862447,曲率半徑R2為17. 97842589的第二曲面； 二次曲面系數(shù)K為-0. 615645193,曲率半徑R3為19. 61477887的第三曲面； 二次曲面系數(shù)K為-0. 580721926,曲率半徑R4為22. 0179688的第四曲面； 二次曲面系數(shù)K為-0. 548697201，曲率半徑R5為24. 37035116的第五曲面； 二次曲面系數(shù)K為-0. 501037454,曲率半徑R6為28. 18639421的第六曲面； 二次曲面系數(shù)K為-0. 475262431，曲率半徑R7為30. 42428424的第七曲面； 二次曲面系數(shù)K為-0. 451207087,曲率半徑R8為32. 63122659的第八曲面； 二次曲面系數(shù)K為-0. 428531802,曲率半徑R9為34. 81498553的第九曲面； 二次曲面系數(shù)K為-0. 403004239,曲率半徑R10為37. 55103339的第十曲面。
7. 如權(quán)利要求6所述的一種應(yīng)用于檢測(cè)設(shè)備中反光鏡的成型方法，其特征在于：以第X 束光線的中心線入射到目標(biāo)焦點(diǎn)時(shí)的入射角度為該束光線的入射角度a。
8. 如權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于檢測(cè)設(shè)備中反光鏡的成型方法，其特征在于：所述 反光鏡由鋁鎂合金制成，其表面鍍?cè)O(shè)有鋁膜。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種應(yīng)用于檢測(cè)設(shè)備中反光鏡的成型方法，該方法將入射光線分割為多束發(fā)散角比較小的基本光線，每束基本光線匹配一個(gè)反射曲面來(lái)將光線聚焦至目標(biāo)焦點(diǎn)，同時(shí)第X個(gè)反射曲面所反射的光線聚焦到目標(biāo)焦點(diǎn)時(shí)的入射角度α，根據(jù)目標(biāo)焦點(diǎn)對(duì)入射角度為α的光線的強(qiáng)度要求調(diào)整第X束光線所匹配的反射曲面的面積大小，從而使得在目標(biāo)焦點(diǎn)處光線強(qiáng)度隨入射角度的變化而調(diào)整，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明僅需要一個(gè)反光鏡，不需要復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)入射光線有效聚焦，同時(shí)使得在目標(biāo)焦點(diǎn)處光線強(qiáng)度隨入射角調(diào)整，有效的減少了光學(xué)器件的數(shù)量，使得光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，調(diào)試難度小。
【IPC分類】G02B27-00, G02B5-10
【公開(kāi)號(hào)】CN104570178
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410841047
【發(fā)明人】康衛(wèi)彤
【申請(qǐng)人】東莞市沃德普自動(dòng)化科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年12月30日