专利名称：一种测量光学镜片斜率误差的设备的制作方法
技术领域：
本实用新型属于光学镜片检测领域，可用于检测普通反射镜片和特殊面型反射镜片的斜率误差，也可用于透射透镜的像差检测。
背景技术：
在现有的太阳能光热发电领域，由于涉及到镜片反射聚光，对反射镜片的表面平整度有一定的要求。当镜片面型质量较差时，会出现反射的光斑变形、光强度不均匀等恶劣影响，而造成该影响的主要镜片参数为镜片的斜率误差。对于镜片上的点，斜率误差指正常入射情况下，该点反射光线的理论方向与实际方向的误差，为角度值。为避免该情况出现，通常都需要对镜片进行斜率误差的检测。现有技术通过两种方式检测镜片斜率误差。一种方式为通过仪器测量。现行测量斜率误差比较好的仪器为哈特曼扫描仪，其原理为激光器出射激光，通过镜片反射后检测反射的角度，并与理论角度对比得出该点的斜率误差。该仪器的优点是精度高，缺点是价格贵、除扫描仪外的机械结构部分要求精度高、在曲面不同的情况下需要机械结构和软件都重新设计，非常复杂。另一种方式为三维坐标系进行尺寸测量，如在曲面上选取40*40个点，得出各点的位置，然后进行相应的几何计算，可得出各点实际的偏差。该方法测量繁琐，时间长，而且由于得出的为一个区域的斜率，并非各点的斜率，会造成比较大的误差。
发明内容本实用新型针对以上问题的提出，而研制一种测量光学镜片斜率误差的设备。—种测量光学镜片斜率误差的设备，其特征在于，包括根据被检测镜片的标准镜片曲面类型制作的像靶；图像采集器，采集镜头朝向被检测镜片曲面，用于采集像靶通过被检测镜片曲面所成的成像图像，并将采集的成像图像发送至图像处理器；图像处理器，用于将成像图像与像靶理论图像做对比分析，计算成像图像的各像点偏移量，并将偏移量转换为位移量，根据位移量获取各像点的斜率误差。优选地，所述像靶为具有规律的图片或结构体。 优选地，所述像靶为曲线图、色图、点列图。优选地，所述图像采集器为(XD、照相机或摄像头。实施本实用新型的技术方案，具有以下有益效果通过将像靶通过被检测镜片所成的成像图像与像靶理论图像进行对比，获取斜率误差，实现简单，成本低，且可以保持好的精确度。

图1为本实用新型测量光学镜片斜率误差的设备的结构示意图；[0015]图2为斜率误差有无的情况下的像点的变化图；图3为像靶理论图像的示意图；图4为在有斜率误差情况下像靶的成像图像的示意图；图5为将图3中曲线细化后靶理论图像的示意图；图6为将图4中曲线细化后像靶的成像图像的示意图；图7为将图6中斜率误差进彳丁标记后的不意图；图中1、像祀；2、图像采集器；3、被检测镜片曲面；4、成像面。
具体实施方式
本实用新型提供一种测量光学镜片斜率误差的设备，
以下结合附图对本实用新型的技术方案进行详细说明。本实用新型的测量光学镜片斜率误差的设备包括根据被检测镜片的标准镜片曲面类型制作的像靶；图像采集器，采集镜头朝向被检测镜片曲面，用于采集像靶通过被检测镜片曲面所成的成像图像，并将采集的成像图像发送至图像处理器；图像处理器，用于将成像图像与像靶理论图像做对比分析，计算成像图像的各像点偏移量，并将偏移量转换为位移量，根据位移量获取各像点的斜率误差。所述像靶为具有规律的图片或结构体，例如曲线图、色图、点列图。所述图像采集器为CCD、照相机或摄像头。本实施例以像靶I为直线图的情况进行说明，图1为本实用新型测量光学镜片斜率误差的设备的结构示意图，如图所示，设备包括像靶1、被检测镜片曲面3、图像采集器2，采集镜头朝向被检测镜片曲面3。为了便于分析和软件的处理，期望能够采集到的理论图像为有规律的图形，这里为了能够看到平均分布的直线，据此设计对应的像靶I。像靶I的设计可根据光线的追迹原理，在观测点和成像都确定的情况下，反向追迹出像靶I位置处的曲线分布，制作像靶I。该过程可以用光线追加软件实现，也可通过曲面方程和反射定律设计软件进行计算。由于像靶I的设计比较简单，直接认定理论成像为平均分布的直线图，如图3所示。该像的曲线在图2上垂直于纸面竖向排布。以A点的像为例，理想情况下在O点看A点的像A’时，视线通过被检测镜片曲面3上B点。如果各点都不存在斜率误差时，看到的像应为理论的图像，如图3所示。当B点及周围存在逆时针方向的斜率误差时，光线AB的反射光线不再经过O点，而会经过O’点，而图像采集到的A点的在成像面4上的像点变成了 A”，相交于曲线的B’点。即A点的像相比于理论位置发生了位移，位移量为A’A”。如果各点斜率误差不同，反应的位移量也不尽相同，即会导致观测的图像如图4所示。采集到图像后，图像处理器对图像进行处理，将成像图像与像靶I理论图像做对比分析，计算成像图像的各像点偏移量，并将偏移量转换为位移量，根据位移量获取各像点的斜率误差。本实施例中， 对图像用软件进行处理，实例中采用Matlab进行处理，处理过程如下1、由于图像的颜色通常比较复杂，首先要进行颜色处理，得到只包含两种颜色类型的纯色图形[0032]假设图像由a*b个像素组成，每个像素点都由RGB三原色构成，可以使用软件直接提取各像素点的RGB值，即得到一个a*b*3的3维矩阵。设置判断语句，令该矩阵各点的RGB大于某个值时该点为1，反之为0，由此得到一个a*b的二维01矩阵。用3个相同的二维矩阵组成3维矩阵得到的对应的纯色图形(即只存在两个颜色)2、由于每条曲线都有一定的宽度，接下来进行细化处理，将一定宽度的曲线变为横向上只有一个像素点的曲线直接对二维的a*b矩阵进行处理，通常O表示黑色，采用判断语句对每一行进行扫描，当扫描到值为O的时候开始记数，直到下一个数为I时止，取这个区间的中间值为0，其他值为1，。照此重复下去，得到新的二维矩阵。利用同样的方法进行图形显示，可得到图5和图6的图像。3、斜率误差的显示及计算为了简便，接下来以第2条曲线进行运算，横向的运算范围为由图5的第I条曲线和第2条曲线中间值开始至第2条曲线和第3条曲线的中间值结束，通常在斜率误差不大的情况下，第2条曲线不会偏出此范围。将图6和图5的二维矩阵作差，并将该矩阵的-1值置为0，得到新的二维矩阵，其二维矩阵对应图形的点即为存在斜率误差造成图像的偏差。图像偏右表示存在逆时针方向的斜率误差，反之则表示斜率误差为顺时针方向，且偏离标准线越远，斜率误差越大。按照固定的步长，从中心线向理论的点画出相应的箭头，则箭头的方向表示的斜率误差的方向，箭头的大小表示了斜率误差大小。为了更直观的体现斜率误差的大小，需进行相应的计算，计算方法如下可以证明在偏差角度很小的情况下，斜率误差角度值近似等于Z A’OA”，根据像的位置和大小可以推算出偏差A’ A”与像素的关系，由此可推出像素对应的斜率误差，即得出各点斜率误差的大小。通过上述方法即可计算出曲线图对应的斜率误差，并得出斜率误差的方向。可根据斜率误差的变化趋势得出斜面误差的大小。以上只提供了一种软件实现的方法，使用该方法只能够得出一个方向的斜率误差，对应垂直方向的斜率误差需要用垂直方向的曲线得出。以上的这种计算方法，软件对应最为简单，同样如果使用网格型的曲线可一次得出各方向的斜率误差，但软件处理比较复杂。同时也可以采用颜色图或点列图进行同样的测量，在矩阵处理时对应更改即可。以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式
，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种测量光学镜片斜率误差的设备，其特征在于，包括根据被检测镜片的标准镜片曲面类型制作的像靶(I);图像采集器(2)，采集镜头朝向被检测镜片曲面(3)，用于采集像靶(I)通过被检测镜片曲面(3)所成的成像图像，并将采集的成像图像发送至图像处理器；图像处理器，用于将成像图像与像靶理论图像做对比分析，计算成像图像的各像点偏移量，并将偏移量转换为位移量，根据位移量获取各像点的斜率误差。
2.根据权利要求1所述的测量光学镜片斜率误差的设备，其特征在于，所述像靶(I)为具有规律的图片或结构体。
3.根据权利要求2所述的测量光学镜片斜率误差的设备，其特征在于，所述像靶(I)为曲线图、色图、点列图。
4.根据权利要求1所述的测量光学镜片斜率误差的设备，其特征在于，所述图像采集器(2)为(XD、照相机或摄像头。
专利摘要本实用新型公开了一种测量光学镜片斜率误差的设备，该设备包括根据被检测镜片的标准镜片曲面类型制作的像靶；图像采集器，采集镜头朝向被检测镜片曲面，用于采集像靶通过被检测镜片曲面所成的成像图像，并将采集的成像图像发送至图像处理器；图像处理器，用于将成像图像与像靶理论图像做对比分析，计算成像图像的各像点偏移量，并将偏移量转换为位移量，根据位移量获取各像点的斜率误差。实施本实用新型的技术方案，具有以下有益效果通过将像靶通过被检测镜片所成的成像图像与像靶理论图像进行对比，获取斜率误差，实现简单，成本低，且可以保持好的精确度。
文档编号G01M11/02GK202885790SQ201220559608
公开日2013年4月17日 申请日期2012年10月29日 优先权日2012年10月29日
发明者郭右利, 王振声, 周改改 申请人:大连宏海新能源发展有限公司