專利名稱：Brdf測量系統(tǒng)零位校準(zhǔn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域、自動控制技術(shù)領(lǐng)域和空間直角坐標(biāo)系校準(zhǔn)技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種BRDF測量系統(tǒng)零位校準(zhǔn)方法。
背景技術(shù)：
BRDF(Bidirectional Reflectance Distribution Function，雙向反射分布函數(shù))測量系統(tǒng)通過三個步進電機的轉(zhuǎn)動改變被測樣品在三維空間中的姿態(tài)，以改變?nèi)肷浜徒邮盏母鞣N角度。理想狀態(tài)下，空間直角坐標(biāo)系的三軸應(yīng)該互相垂直，亦即我們所說的零位準(zhǔn)確。多年來，其零位校準(zhǔn)問題一直沒有得到較好的解決，影響到了測量的精度和效率。
目前一直采用的零位校準(zhǔn)方法是以標(biāo)準(zhǔn)參考板為樣片，試測一組數(shù)據(jù)。理論上，標(biāo)準(zhǔn)參考板是各向同性的樣片，它的散射曲線是一條余弦曲線。如果測得的曲線符合余弦曲線，就認(rèn)為系統(tǒng)零位是準(zhǔn)確的，否則，通過分析試測曲線的特性來確定是哪個電機零位不準(zhǔn)確，調(diào)整后再測，再分析，再調(diào)整，直到試測曲線符合余弦曲線。這樣零位校準(zhǔn)便成為一項極為煩瑣，浪費時間的工作。
本發(fā)明的內(nèi)容本發(fā)明公開了一種BRDF測量系統(tǒng)零位校準(zhǔn)方法，利用可見準(zhǔn)直光束校準(zhǔn)，應(yīng)用用幾何光學(xué)方法，能夠精確校準(zhǔn)系統(tǒng)中三軸的零位，確保三軸互相垂直，精度可達0.1度，并極大縮短了零位校準(zhǔn)的時間。
本發(fā)明的技術(shù)方案BRDF測量系統(tǒng)零位校準(zhǔn)方法，其特征在于在BRDF測量系統(tǒng)基礎(chǔ)上，(1)、在樣品架正上方設(shè)置靶心標(biāo)志，在探測器后方設(shè)置激光器，探測器及透鏡正上方設(shè)置一個準(zhǔn)直孔，在工作臺上的全反射鏡組的正上方設(shè)置一個準(zhǔn)直孔，保證靶心與各準(zhǔn)直孔及激光器同軸，打開波長為635nm的紅光可見激光器后，如果光束依次通過幾個準(zhǔn)直孔照到靶心標(biāo)志上，則表示探測器、透鏡和空間直角坐標(biāo)系的的Z軸在同一條直線上；(2)、分別在靶心標(biāo)志與激光器的正前方，各設(shè)置一組全反射鏡組，并在探測器上的準(zhǔn)直孔后方再設(shè)置一個定位靶心標(biāo)志，調(diào)整三個電機的位置，使得當(dāng)激光器發(fā)出光經(jīng)二組全反射鏡反射，再經(jīng)準(zhǔn)直孔到達定位靶心標(biāo)志，則表示空間直角坐標(biāo)系中的X、Y、Z三軸互相垂直，即同時確定了三個電機的零位。
所述的方法，其特征在于所述的全反射鏡組均可以用直角棱鏡代替。
本發(fā)明的原理BRDF(Bidirectional Reflectance Distribution Function，雙向反射分布函數(shù))測量系統(tǒng)包括安裝有三臺步進電機的光路發(fā)射臺，電機A1與電機C3同軸，電機B2與電機A1的軸相互垂直，在電機A1的軸上與電機B2軸線相交處，設(shè)置有樣品架，在電機B2軸向的光路發(fā)射臺上，依次放置有光源、斬波器、光闌、擴束器、參考光路探測器、分束片、直角棱鏡、凸透鏡；在電機B2軸向，光路發(fā)射臺外側(cè)放置有反射光路探測器。系統(tǒng)通過控制三個步進電機的轉(zhuǎn)動改變被測樣品在三維空間中的姿態(tài)，以改變?nèi)肷浜徒邮盏母鞣N角度。理想狀態(tài)下，空間直角坐標(biāo)系的三軸應(yīng)該互相垂直，亦即我們所說的零位準(zhǔn)確。
本校準(zhǔn)方法根據(jù)幾何光學(xué)反射原理，由準(zhǔn)直光源發(fā)出可見光束，首先讓光束依次通過幾個準(zhǔn)星并照到準(zhǔn)直靶心上，確定探測器、透鏡和空間直角坐標(biāo)系的Z軸在同一條直線上。既首先確定了電機C3的零位。然后在樣品架上方安裝互相垂直的平面反射鏡組(或一對直角棱鏡)，在準(zhǔn)直光源前方安裝一對互相平行的平面反射鏡(或一對直角棱鏡)1、如果電機B2的零位不準(zhǔn)確，則根據(jù)反射原理光束經(jīng)平面鏡組反射后，無法到達平面鏡組，就不會出現(xiàn)反射光束經(jīng)過各準(zhǔn)直準(zhǔn)心的現(xiàn)象。
2、如果電機A1的零位不準(zhǔn)確，則光束經(jīng)平面鏡組反射，到達平面鏡組上面一塊反射鏡反射后，無法到達平面鏡組下面的那塊反射鏡，也不會出現(xiàn)反射光束經(jīng)過各準(zhǔn)直準(zhǔn)心的現(xiàn)象。
所以，只有當(dāng)三個電機的零位都準(zhǔn)確時，經(jīng)反射后的光束才能夠通過各準(zhǔn)直準(zhǔn)心，并最終到達準(zhǔn)直靶心。
本發(fā)明的效果一、提高了零位校準(zhǔn)的精度，這是樣的精度是目前的校準(zhǔn)手段所無可比擬的。
二、極大縮短了零位校準(zhǔn)的時間，一般情況下，只要十五分鐘左右，(校準(zhǔn)時間取決于校準(zhǔn)前各電機零位偏差大小)，而目前進行這項工作需要兩到三天。
三、該裝置可以適用于所有空間直角坐標(biāo)系的零位校準(zhǔn)。


圖1本發(fā)明的原理結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
BRDF(Bidirectional Reflectance Distribution Function，雙向反射分布函數(shù))測量系統(tǒng)是由電機A1及電機A1軸向上的樣品架5、電機B2、電機C3及電機C3轉(zhuǎn)臂4上的工作臺，工作臺正對的反射光路探測器14等構(gòu)成，工作臺同一軸向上依次放置有光源6、斬波器7、光闌8、擴束器9、參考光路探測器10、分束片11、全反射鏡組12、凸透鏡13。
BRDF測量系統(tǒng)零位校準(zhǔn)方法具體實施時，在樣品架5正上方設(shè)置靶心標(biāo)志22，在探測器14后方設(shè)置激光器15，探測器14及透鏡13正上方設(shè)置準(zhǔn)直孔18、準(zhǔn)直孔19，在工作臺上的全反射鏡組12的正上方設(shè)置一個準(zhǔn)直孔20，保證靶心標(biāo)志22與各準(zhǔn)直孔18、準(zhǔn)直孔19、準(zhǔn)直孔20及激光器15同軸，打開激光器15(波長635nm，紅光可見)后，如果光束依次通過幾個準(zhǔn)直孔照到靶心標(biāo)志22上，則表示探測器17、透鏡13和空間直角坐標(biāo)系的的Z軸在同一條直線上；分別在靶心標(biāo)志22與激光器15的正前方，各設(shè)置一組全反射鏡組21、全反射鏡組16，并在探測器14上的準(zhǔn)直孔18后方再設(shè)置一個定位靶心標(biāo)志17，調(diào)整三個電機的位置，使得當(dāng)激光器15發(fā)出光經(jīng)二組全反射鏡反射，再經(jīng)準(zhǔn)直孔18到達定位靶心標(biāo)志17，則表示空間直角坐標(biāo)系中的X、Y、Z三軸互相垂直，即同時確定了三個電機的零位。全反射鏡組12、全反射鏡組16、全反射鏡組21均可以用直角棱鏡代替。
權(quán)利要求
1.BRDF測量系統(tǒng)零位校準(zhǔn)方法，其特征在于在BRDF測量系統(tǒng)基礎(chǔ)上，(1)、在樣品架正上方設(shè)置靶心標(biāo)志，在探測器后方設(shè)置激光器，探測器及透鏡正上方設(shè)置一個準(zhǔn)直孔，在工作臺上的全反射鏡組的正上方設(shè)置一個準(zhǔn)直孔，保證靶心與各準(zhǔn)直孔及激光器同軸，打開波長為635nm的紅光可見激光器后，如果光束依次通過幾個準(zhǔn)直孔照到靶心標(biāo)志上，則表示探測器、透鏡和空間直角坐標(biāo)系的的Z軸在同一條直線上；(2)、分別在靶心標(biāo)志與激光器的正前方，各設(shè)置一組全反射鏡組，并在探測器上的準(zhǔn)直孔后方再設(shè)置一個定位靶心標(biāo)志，調(diào)整三個電機的位置，使得當(dāng)激光器發(fā)出光經(jīng)二組全反射鏡反射，再經(jīng)準(zhǔn)直孔到達定位靶心標(biāo)志，則表示空間直角坐標(biāo)系中的X、Y、Z三軸互相垂直，即同時確定了三個電機的零位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的全反射鏡組均可以用直角棱鏡代替。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種BRDF測量系統(tǒng)零位校準(zhǔn)方法，利用可見準(zhǔn)直光束校準(zhǔn)，應(yīng)用用幾何光學(xué)方法，能夠精確校準(zhǔn)系統(tǒng)中三軸的零位，確保三軸互相垂直，精度可達0.1度，極大縮短了零位校準(zhǔn)的時間。
文檔編號G01N21/00GK1693876SQ200510038628
公開日2005年11月9日 申請日期2005年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月28日
發(fā)明者劉文清, 張百順, 魏慶農(nóng), 陳軍, 王亞萍, 王鋒平, 胡軍 申請人:中國科學(xué)院安徽光學(xué)精密機械研究所