相位偏折術(shù)/PDM/偏折測(cè)量（Deflectometry）技術(shù)簡(jiǎn)介

摘要：

偏折測(cè)量技術(shù)（PDM）又稱為相位偏折術(shù)或條紋反射法，是一種非接觸式、低成本、高魯棒性且高精度的面形測(cè)量技術(shù),絕對(duì)檢測(cè)精度可達(dá)10-20nm RMS,可以用于平面、球面、非球面、離軸拋物面、自由曲面等面型的高精度檢測(cè)。具有測(cè)量角度大、非接觸、精度高、速度快等特點(diǎn)。

偏折測(cè)量系統(tǒng)構(gòu)成：

相位偏折測(cè)量系統(tǒng)主要由ccd相機(jī) 、LCD顯示屏和待測(cè)件三個(gè)部分組成，系統(tǒng)配置如下圖。LCD顯示屏投射提前生成好的結(jié)構(gòu)光正弦條紋，正弦條紋被待測(cè)鏡表面反射后發(fā)生畸變，CCD相機(jī)采集畸變后的條紋，再利用相位斜率映射 關(guān)系從畸變的條紋圖中計(jì)算出待測(cè)鏡梯度信息。zui后根據(jù)基梯度數(shù)據(jù)的面形重構(gòu)算法，重建出待測(cè)鏡的面形。

偏折術(shù)基本原理：

首先，LCD顯示設(shè)備顯示預(yù)先編碼的結(jié)構(gòu)光圖案（正弦光柵圖），被測(cè)物體表面按照光的反射定律反射這些結(jié)構(gòu)光，并被放置于另一角度的相機(jī)采集。

然后，通過上面所提到的折疊相位、絕對(duì)相位計(jì)算方法解調(diào)變形條紋中的相位信息。

zui后，根據(jù)建立的相位—梯度—深度或相位—深度關(guān)系，以及標(biāo)定的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)得到被測(cè)物體的三維形貌數(shù)據(jù)。

偏折測(cè)量技術(shù)優(yōu)勢(shì)：

測(cè)量范圍寬：能夠測(cè)量平面、球面、非球面、離軸拋物面、自由曲面等；

對(duì)環(huán)境噪聲不敏感：具有非常強(qiáng)的抗環(huán)境干擾；

系統(tǒng)搭建簡(jiǎn)單、性價(jià)比高：使用商業(yè)化的配件，對(duì)成像光路沒有特殊要求。

偏折測(cè)量技術(shù)現(xiàn)狀： 

在現(xiàn)實(shí)中，偏折測(cè)量技術(shù)的實(shí)現(xiàn)是復(fù)雜的，因?yàn)橐环矫鎲我坏膱D像是不夠的，而且還需要準(zhǔn)確地表征圖像的尺寸以及物體與觀察者之間的距離。確實(shí)，定義目標(biāo)發(fā)出的圖像和相機(jī)捕捉到的反射之間關(guān)系的數(shù)學(xué)公式是已知的，但它們包含太多的變量，使得方程在實(shí)踐中只有一個(gè)解。這就是我們的創(chuàng)新之所在。我們開發(fā)了一種校準(zhǔn)方法，該方法實(shí)施簡(jiǎn)單，效率很高，可以充分表征測(cè)量系統(tǒng)，從而使被測(cè)物體反射的圖像可用。

上海昊量光電設(shè)備有限公司推出了一款具有特殊專li技術(shù)的偏折測(cè)量系統(tǒng)。該系統(tǒng)由一個(gè)計(jì)算機(jī)屏幕(瞄準(zhǔn)具)組成，參考圖像顯示在屏幕上。參考圖像的反射由照相機(jī)捕捉。顯示器和攝像頭連接到一臺(tái)計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)執(zhí)行重建表面所需的復(fù)雜計(jì)算。計(jì)算機(jī)、攝像機(jī)和攝像機(jī)的定位系統(tǒng)集成在一個(gè)盒子里，結(jié)果顯示在顯示用戶界面的第二個(gè)屏幕上。該系統(tǒng)對(duì)震動(dòng)，環(huán)境光等環(huán)境要求非常低，系統(tǒng)操作簡(jiǎn)便，用戶可以在收到貨物后30分鐘內(nèi)上手操作。

偏折測(cè)量系統(tǒng)檢測(cè)精度：

上海昊量光電設(shè)備有限公司推出的偏折測(cè)量系統(tǒng)精度可達(dá)<15nm RMS或者優(yōu)于λ/40 RMS。

結(jié)語：

隨著工業(yè)制造業(yè)發(fā)展，我國(guó)在航空航天、裝備制造、汽車工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)與通信和微電子高科技等領(lǐng)域方面對(duì)鏡面和鏡面類等零件需求越來越大，其已經(jīng)成為了我國(guó)在通信行業(yè)的關(guān)鍵零件之一。制造過程中有一道必要工序就是面形檢測(cè)，目前的常用檢測(cè)方法存在檢測(cè)效率低，檢測(cè)精度不滿足要求等問題。隨著上海昊量光電設(shè)備有限公司的相位偏折測(cè)量系統(tǒng)推出，可以有效助力科技項(xiàng)目。

關(guān)于昊量光電：

上海昊量光電設(shè)備有限公司是光電產(chǎn)品專業(yè)代理商，產(chǎn)品包括各類激光器、光電調(diào)制器、光學(xué)測(cè)量設(shè)備、光學(xué)元件等，涉及應(yīng)用涵蓋了材料加工、光通訊、生物醫(yī)療、科學(xué)研究、國(guó)防、量子光學(xué)、生物顯微、物聯(lián)傳感、激光制造等；可為客戶提供完整的設(shè)備安裝，培訓(xùn)，硬件開發(fā)，軟件開發(fā)，系統(tǒng)集成等服務(wù)。