CN113048913B - 一种数字投影***间光轴平行度调整方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种数字投影***间光轴平行度调整方法，该方法核心思路在于将数字投影***光轴分别调整至与精密位移台移动轴平行，间接实现对光轴平行度的调整；具体举措在于借助精密位移台、二维刻度尺等器件，结合数字投影***投影光的发散与直线传播特性，实现对光轴与精密位移台移动轴平行度的调整。所述方法有助于提高数字投影***间光轴平行度的调整精度，为一些光学测量的顺利实施奠定基础。
Description
技术领域
本发明属于光学测量技术领域，具体涉及一种数字投影***间光轴平行度调整方法。
背景技术
随着工业、农业等领域对生产对象三维尺寸及三维特征需求的日益提高，条纹投影轮廓术的实际应用日益广泛。条纹投影轮廓测量***的核心部件之一便是数字投影***。在一些光学测量及日常演示中，需要用到多组数字投影***，且要求它们之间投影光轴能够保持平行。
当前对于数字投影***光轴平行度的调节主要靠目测或辅助***件协助实现，缺乏较精密的调整方法，难以达到较高的平行度水准。
发明内容
为克服现有数字投影***光轴平行度调整手段的不足，实现对数字投影***间光轴平行度的精确调整，本发明提出一种可精确量化的数字投影***间光轴平行度调整方法。
为达到上述目的，本发明所述一种数字投影***间光轴平行度调整方法，包括以下步骤：
步骤1：将具有横向和纵向尺寸分辨能力的二维刻度尺置于精密位移台的载物台；
步骤2：将数字投影***放置于相对精密位移台的合理位置，并调整数字投影***的位置，使其光轴与精密位移台移动轴的夹角在45°以内；
步骤3：编码能够标识数字投影***光心的特征图案，将所述特征图案由数字投影***投射到二维刻度尺上；
步骤4：使精密位移台的载物台移动设定距离，记录移动前、后数字投影***距二维刻度尺距离，以及特征图案在二维刻度尺的投影中心在二维刻度尺上的读数；
步骤5：由步骤4所测读数计算数字投影***所需调整量，据此实现对数字投影***的位姿调整；
步骤6：重复步骤2～5，完成对剩余数字投影***光轴平行度的调整。
进一步的，步骤1中，二维刻度尺的测量面法向与精密位移台移动轴平行，二维刻度尺的测量面X轴方向与载物台承载面平行。
进一步的，步骤2中，合理位置是指精密位移台的载物台移动范围位于数字投影***有效视场内。
进一步的，步骤3中，特征图案为十字刻线。
进一步的，步骤4中，特征图案在二维刻度尺上的读数包括载物台移动前、后的特征图案中心坐标(x近,y近)和(x远,y远)，其中，x近为载物台移动前的特征图案中心横坐标，y近为载物台移动前的特征图案中心纵坐标，x远为载物台移动后的特征图案中心横坐标，y远为载物台移动后的特征图案中心纵坐标。
进一步的，步骤4中，精密位移台的载物台移动前、后数字投影***距二维刻度尺距离分别为l近、l远，则所述步骤5中的位姿调整量采用下式计算：
其中：Δx表示将数字投影***特征图案中心点在二维刻度尺X轴方向上调整的距离，Δy表示将数字投影***特征图案中心点在二维刻度尺Y轴方向上调整的距离。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益的技术效果：
本发明能够显著提高光轴平行度的调整精度；通过设计特征图案实现了对数字投影***光轴的“可视化”，通过引入精密位移台移动轴获得了光轴调整基准，通过二维刻度尺实现对光轴空间横向坐标的准确度量，通过观测位移台移动前后光轴在二维刻度尺上的位置变化实现对光轴调整量的精确计算，最终提高数字投影***间光轴平行度的调整精度。
进一步地，步骤1中，二维刻度尺的测量面法向与精密位移台移动轴平行、X轴方向与载物台平行，有助于提高数字投影***光轴调整效率。
进一步地，特征图案为十字刻线，十字刻线较其它图案有着更好的辨识度，便于读数，提高调整速度。
附图说明
图1为实施例二维刻度尺；
图2为实施例数字投影***平行度调整***示意图；
图3为十字刻线示意图；
图4为实施例精密位移台移动前特征图案在二维刻度尺上的位置示意图；
图5为实施例精密位移台移动后特征图案在二维刻度尺上的位置示意图。
附图中：1、二维刻度尺，2、精密位移台，3、载物台，4、二维刻度尺原点，5、十字刻线，6、数字投影***。
具体实施方式
为了使本发明的目的和技术方案更加清晰和便于理解。以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步的详细说明，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并非用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
一种数字投影***间光轴平行度调整方法，包括以下步骤：
步骤1：制作具有横、纵向尺寸分辨能力的二维刻度尺1，如图1所示，二维刻度尺1的坐标原点4位于二维刻度尺1的被测面的中点，将其置于精密位移台2的载物台3上，如图2所示。所制作二维刻度尺1仅需能保持与载物台同步移动即可，但使其测量面法向与精密位移台移动轴尽可能平行、X轴方向与载物台3的载物面尽可能平行，有助于提高数字投影***光轴调整效率。
步骤2：将数字投影***6放置于相对精密位移台2的合理位置，并调整其位置，使得其光轴与精密位移台2的移动轴保持大致平行。因为实际中不可能完全平行，所以必须借助目测和手动调节的方式让数字投影***的光轴与位移台移动轴之间的夹角小于45°，夹角越小越好。合理位置的是指：使精密位移台2的载物台3移动范围位于数字投影***有效视场内。
步骤3：编码可标识数字投影***光心的特征图案，将特征图案由数字投影***投射到二维刻度尺上；特征图案具体形式没有严格限定，但十字刻线较其它图案有着更好的辨识度，本实施例中，特征图案为十字刻线5，如图3所示，十字刻线的几何中心应与数字投影***光心重合，十字刻线包括垂直相交的横线和竖线。
步骤4：控制载物台3移动所需距离，记录下载物台3移动前后数字投影***6距二维刻度尺1距离，以及所投影特征图案中心在二维刻度尺1上的读数。精密位移台移动前、后数字投影***距二维刻度尺距离可分别设为l近、l远；特征图案在二维刻度尺1上的读数包括X轴坐标和Y轴坐标，位移台移动前后的特征图案中心坐标可分别设为(x近,y近)、(x远,y远)，如图4、图5所示。
步骤5：由步骤4所测读数计算数字投影***6所需调整量，实现对数字投影***6的位姿调整。具体的调整量为：
式中，Δx、Δy分别表示将数字投影***特征图案中心点在二维刻度尺X轴、Y轴方向上调整的距离。
步骤6：重复步骤2～5，完成对剩余数字投影***光轴平行度的调整。
本发明核心思路在于将不同数字投影***光轴分别调整至与精密位移台移动轴平行，间接实现对它们间光轴平行度的调整；具体举措在于借助精密位移台、二维刻度尺等器件，结合数字投影***投影光的直线传播与逆针孔成像特性，实现对光轴与精密位移台移动轴平行度的调整。所述方法有助于提高数字投影***间光轴平行度的调整精度，为一些光学测量的顺利实施奠定基础。
本发明能够实现对数字投影***间光轴平行度的快速、高精度调整，满足一些光学测量***的器件调整需求。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种数字投影***间光轴平行度调整方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将具有横向和纵向尺寸分辨能力的二维刻度尺（1）置于精密位移台（2）的载物台（3）；
步骤2：将数字投影***放置于相对精密位移台（2）的合理位置，并调整数字投影***的位置，使其光轴与精密位移台（2）移动轴的夹角在45°以内；
步骤3：编码能够标识数字投影***光心的特征图案，将所述特征图案由数字投影***投射到二维刻度尺（1）上；
步骤4：使精密位移台（2）的载物台（3）移动设定距离，记录移动前、后数字投影***距二维刻度尺（1）的距离，以及特征图案在二维刻度尺（1）的投影中心在二维刻度尺（1）上的读数；
步骤5：由步骤4所测读数计算数字投影***（6）所需调整量，据此实现对数字投影***的位姿调整；
步骤6：重复步骤2~5，完成对剩余数字投影***光轴平行度的调整；
所述步骤2中，合理位置是指精密位移台（2）的载物台（3）移动范围位于数字投影***有效视场内；
所述步骤4中，精密位移台的载物台（3）移动前、后数字投影***距二维刻度尺距离分别为、/>，则所述步骤5中的位姿调整量采用下式计算：
，
其中：表示将数字投影***特征图案中心点在二维刻度尺X轴方向上调整的距离，表示将数字投影***特征图案中心点在二维刻度尺Y轴方向上调整的距离，/>为精密位移台移动后数字投影***距二维刻度尺距离，/>为精密位移台移动前数字投影***距二维刻度尺距离，/>为载物台（3）移动前的特征图案中心横坐标，/>为载物台移动前的特征图案中心纵坐标，/>为载物台移动后的特征图案中心横坐标，/>为载物台移动后的特征图案中心纵坐标。
2.根据权利要求1所述的一种数字投影***间光轴平行度调整方法，其特征在于，所述步骤1中，二维刻度尺（1）的测量面法向与精密位移台（2）移动轴平行，二维刻度尺（1）的测量面X轴方向与载物台（3）承载面平行。
3.根据权利要求1所述的一种数字投影***间光轴平行度调整方法，其特征在于，所述步骤3中，特征图案为十字刻线（5）。
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