几何标定误差对低阶面形偏折术测量精度影响分析

"这篇研究文章探讨了在偏折术（deflectometry）中，几何结构标定误差如何影响低阶面形测量精度的问题。作者通过数学建模、理论模拟和实验，深入分析了两者之间的关系，并提出了描述这种关系的数学模型。研究发现，几何结构标定中的坐标平移误差可能导致倾斜和离焦面形测量误差，而被测面与相机及显示器的距离增加可以减少标定误差对低阶面形测量的影响。这些发现对于优化偏折术测量系统设计和提升测量精度具有指导意义。" 文章详细内容展开如下： 在光学检测领域，偏折术是一种重要的非接触式面形测量技术，尤其适用于低阶面形的测量。然而，该技术的精度往往受到几何结构标定误差的限制。标定过程中的误差会直接影响到测量结果的准确性和可靠性。本文着重研究了这种误差的来源及其对测量精度的影响。 首先，作者构建了一个数学模型，该模型揭示了几何结构标定误差与低阶面形测量误差之间的定量关系。通过这个模型，可以预测不同类型的标定误差（如坐标平移误差）如何转化为测量结果中的偏差。数学模型的建立是基于偏折术的基本原理，即光线通过被测表面的偏折角度与表面的曲率变化有关。 接下来，作者运用理论模拟验证了模型的有效性。模拟结果证实，当几何结构标定出现平移误差时，会导致被测面形的倾斜和离焦，从而引入测量误差。这主要是因为标定误差改变了光线传播的实际路径，影响了光线在被测表面反射或折射的角度计算。 为了进一步确认理论分析，研究人员进行了实验验证。实验结果显示，几何结构标定误差对低阶面形测量的影响程度与被测面与相机、显示器的距离有直接关系。当这两者之间的距离增大时，标定误差对测量精度的影响会减小。这是因为距离的增加可以稀释局部标定误差对全局测量结果的影响。 这项工作提供了对偏折术测量系统设计的深刻理解，强调了精确几何结构标定的重要性。通过优化系统设计，例如增大被测面与测量设备间的距离，可以有效地减少标定误差对低阶面形测量精度的负面影响。这对提升光学检测的质量和精度具有实际应用价值，特别是在精密光学制造和检测领域。