相位偏折術/PDM/偏折測量（Deflectometry）技術簡介

摘要：

偏折測量技術（PDM）又稱為相位偏折術或條紋反射法，是一種非接觸式、低成本、高魯棒性且高精度的面形測量技術,絕對檢測精度可達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。具有測量角度大、非接觸、精度高、速度快等特點。

偏折測量系統(tǒng)構成：

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

偏折術基本原理：

首先，LCD顯示設備顯示預先編碼的結構光圖案（正弦光柵圖），被測物體表面按照光的反射定律反射這些結構光，并被放置于另一角度的相機采集。

然后，通過上面所提到的折疊相位、絕對相位計算方法解調(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—深度關系，以及標定的系統(tǒng)結構參數(shù)得到被測物體的三維形貌數(shù)據(jù)。

偏折測量技術優(yōu)勢：

測量范圍寬：能夠測量平面、球面、非球面、離軸拋物面、自由曲面等；

對環(huán)境噪聲不敏感：具有非常強的抗環(huán)境干擾；

系統(tǒng)搭建簡單、性價比高：使用商業(yè)化的配件，對成像光路沒有特殊要求。

偏折測量技術現(xiàn)狀： 

在現(xiàn)實中，偏折測量技術的實現(xiàn)是復雜的，因為一方面單一的圖像是不夠的，而且還需要準確地表征圖像的尺寸以及物體與觀察者之間的距離。確實，定義目標發(fā)出的圖像和相機捕捉到的反射之間關系的數(shù)學公式是已知的，但它們包含太多的變量，使得方程在實踐中只有一個解。這就是我們的創(chuàng)新之所在。我們開發(fā)了一種校準方法，該方法實施簡單，效率很高，可以充分表征測量系統(tǒng)，從而使被測物體反射的圖像可用。

上海昊量光電設備有限公司推出了一款具有特殊專li技術的偏折測量系統(tǒng)。該系統(tǒng)由一個計算機屏幕(瞄準具)組成，參考圖像顯示在屏幕上。參考圖像的反射由照相機捕捉。顯示器和攝像頭連接到一臺計算機，該計算機執(zhí)行重建表面所需的復雜計算。計算機、攝像機和攝像機的定位系統(tǒng)集成在一個盒子里，結果顯示在顯示用戶界面的第二個屏幕上。該系統(tǒng)對震動，環(huán)境光等環(huán)境要求非常低，系統(tǒng)操作簡便，用戶可以在收到貨物后30分鐘內(nèi)上手操作。

偏折測量系統(tǒng)檢測精度：

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

結語：

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

關于昊量光電：

上海昊量光電設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、光學測量設備、光學元件等，涉及應用涵蓋了材料加工、光通訊、生物醫(yī)療、科學研究、國防、量子光學、生物顯微、物聯(lián)傳感、激光制造等；可為客戶提供完整的設備安裝，培訓，硬件開發(fā)，軟件開發(fā)，系統(tǒng)集成等服務。