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专利号: 2022109207774
申请人: 贵州师范学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 光学
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于计算机图像识别的光学棱镜制造控制方法,其特征在于,其包括如下步骤:步骤S1,对光学玻璃件进行激光切割,获得预定形状尺寸的光学胚体;再将所述光学胚体安装于六自由度设备中,对所述光学胚体进行抛光研磨,以获得光学平板件;

步骤S2,将若干光学平板件进行拼接组装得到光学棱镜,并对所述光学棱镜进行拍摄,得到光学棱镜图像;分析所述光学棱镜图像,判断所述光学棱镜是否存在组装缺陷和表面加工缺陷;再根据所述判断结果,对相应的光学平板件进行更换;

步骤S3,当完成光学平板件的更换后,将所述光学棱镜的所有光学平板件进行粘结固定;再将所述光学棱镜安装到光学设备中进行光路对准调整;

在所述步骤S2中,将若干光学平板件进行拼接组装得到光学棱镜,并对所述光学棱镜进行拍摄,得到光学棱镜图像具体包括:按照预设光学棱镜形状模型,将若干光学平板件以两两不平行的方式拼接组装得到光学棱镜;

对所述光学棱镜进行扫描拍摄,得到光学棱镜全景图像,再对所述光学棱镜全景图像进行卡尔曼滤波处理和像素边缘锐化处理;

在所述步骤S2中,分析所述光学棱镜图像,判断所述光学棱镜是否存在组装缺陷和表面加工缺陷;再根据所述判断结果,对相应的光学平板件进行更换具体包括:从所述光学棱镜全景图像识别得到所述光学棱镜的主截面图像,分析所述主截面图像,判断所述光学棱镜的光学平板件之间是否存在组装缺陷;

从所述光学棱镜全景图像中识别得到所述光学棱镜的侧面对应光线入射状态和光线出射状态,再根据所述光线入射状态和所述光线出射状态,判断所述光学棱镜的侧面是否存在表面加工缺陷;

根据所述组装缺陷和所述表面加工缺陷的判断结果确定是否需要,对相应的光学平板件进行更换;

在所述步骤S2中,从所述光学棱镜全景图像识别得到所述光学棱镜的主截面图像,分析所述主截面图像,判断所述光学棱镜的光学平板件之间是否存在组装缺陷具体包括:以所述光学棱镜全景图像的左下顶点为坐标原点,下边界向右为X轴,左边界向上为Y轴建立平面直角坐标系,且X轴和Y轴上的单位长度分别对应于所述光学棱镜全景图像相邻两个横向像素点之间的距离以及相邻两个纵向像素点之间的距离;

利用下面公式(1),根据所述主截面图像中每个顶点坐标,判断光学棱镜的光学平板件之间在光学棱镜侧面上是否存在组装缺陷,在上述公式(1)中,S(i)表示所述主截面图像中的第i个侧面图像的长度值;[x(i),y(i)]表示所述主截面图像中的第i个侧面与第i‑1个侧面的相交顶点的坐标,若i=1,则为第1个侧面与第n个侧面的相交顶点坐标;n表示光学棱镜的侧面个数,即光学棱镜为n棱镜;

W(i)表示光学棱镜的光学平板件之间在光学棱镜第i个侧面的组装缺陷判定值;

表示将i的值从1取到n求取得到的众数;

若W(i)=0,则表示光学棱镜的光学平板件之间在光学棱镜第i个侧面上不存在组装缺陷;

若W(i)=1,则表示光学棱镜的光学平板件之间在光学棱镜第i个侧面上存在组装缺陷;

在所述步骤S2中,根据所述光线入射状态和所述光线出射状态,判断所述光学棱镜的侧面是否存在表面加工缺陷具体包括:利用下面公式(2),根据所述光线入射状态和所述光线出射状态,判断所述光学棱镜的侧面是否存在表面加工缺陷,在上述公式(2)中,P(i)表示光学棱镜的第i个侧面的表面加工缺陷判定值;[Xin(i),Yin(i)]表示光线从光学棱镜的第i个侧面入射时对应的入射光方向向量;[Xout(i′),Yout(i′)]表示光线从光学棱镜的第i个侧面入射时对应的出射光方向向量;[Xout(i),Yout(i)]表示光线从光学棱镜的第i个侧面出射时的射出光方向向量;[Xin(i″),Yin(i″)]表示光线从光学棱镜的第i个侧面出射时对应的入射光方向向量;θ0表示预设光线入射到正n光学棱镜后相应的入射方向与出射方向偏折角;∧表示逻辑关系与;∨表示逻辑关系或;

若P(i)=0,则表示所述光学棱镜的第i个侧面不存在表面加工缺陷;

若P(i)=1,则表示所述光学棱镜的第i个侧面存在表面加工缺陷;

在所述步骤S2中,根据所述组装缺陷和所述表面加工缺陷的判断结果,确定是否需要对相应的光学平板件进行更换具体包括:利用下面公式(3),根据所述组装缺陷和所述表面加工缺陷的判断结果,确定是否需要对相应的光学平板件进行更换,在上述公式(3)中,K表示光学棱镜的光学平板件的更换判定值;当K=0,则表示不需要对光学棱镜的光学平板件进行更换;当K=1,则表示需要对光学棱镜的光学平板件进行更换,并将光学棱镜中侧面满足[W(i)+P(i)]≠0的所有光学平板件进行更换。

2.如权利要求1所述的基于计算机图像识别的光学棱镜制造控制方法,其特征在于:在所述步骤S1中,对光学玻璃件进行激光切割,获得预定形状尺寸的光学胚体具体包括:将光学玻璃件固定于光学平台上,获取光学玻璃件在三维空间的X轴、Y轴、Z轴上的原始形状尺寸;

将所述预定形状尺寸与所述原始形状尺寸进行比对,确定对光学玻璃件进行激光切割对应的切割体积量;

根据所述切割体积量在三维空间的X轴、Y轴、Z轴上的切割长度和切割边界线走向,调整切割激光束对所述光学玻璃件的照射持续时间和照射方向。

3.如权利要求2所述的基于计算机图像识别的光学棱镜制造控制方法,其特征在于:在所述步骤S1中,将所述光学胚体安装于六自由度设备中,对所述光学胚体进行抛光研磨,以获得光学平板件具体包括:将所述光学胚体安装于六自由度设备中,根据所述光学胚体与抛光研磨头之间的相对位姿关系,确定所述光学胚体的待抛光光学表面与抛光研磨头之间的对准偏差角;

根据所述对准偏差角,指示所述六自由度设备调整所述光学胚体的六自由度朝向,使调整后的对准偏差角在预设偏差角阈值范围内,从而对所述光学胚体进行抛光研磨,以获得光学平板件。

4.如权利要求1所述的基于计算机图像识别的光学棱镜制造控制方法,其特征在于:在所述步骤S3中,当完成光学平板件的更换后,将所述光学棱镜的所有光学平板件进行粘结固定具体包括:当完成光学平板件的更换后,将所述光学棱镜中所有相邻的光学平板件沿着对应的相接边界线进行对准,再对所述相接边界线施加粘结剂,从而实现相邻光学平板件的粘结固定。

5.如权利要求4所述的基于计算机图像识别的光学棱镜制造控制方法,其特征在于:在所述步骤S3中,将所述光学棱镜安装到光学设备中进行光路对准调整具体包括:将所述光学棱镜安装到光学设备后,调整所述光学棱镜在所述光学设备内部的位姿朝向,从而使所述光学棱镜的主光轴与所述光学设备的光轴相重合。