相位偏折术/PDM/偏折测量（Deflectometry）技术简介

偏折测量技术（PDM）又称为相位偏折术或条纹反射法，是一种非接触式、低成本、高鲁棒性且高精度的面形测量技术,绝对检测精度可达10-20nm RMS,可以用于平面、球面、非球面、离轴抛物面、自由曲面等面型的高精度检测。具有测量角度大、非接触、精度高、速度快等特点。

偏折测量系统构成：

相位偏折测量系统主要由CCD相机 、LCD显示屏和待测件三个部分组成，系统配置如下图。LCD显示屏投射提前生成好的结构光正弦条纹，正弦条纹被待测镜表面反射后发生畸变，CCD相机采集畸变后的条纹，再利用相位斜率映射 关系从畸变的条纹图中计算出待测镜梯度信息。最后根据基梯度数据的面形重构算法，重建出待测镜的面形。

偏折术基本原理：

首先，LCD显示设备显示预先编码的结构光图案（正弦光栅图），被测物体表面按照光的反射定律反射这些结构光，并被放置于另一角度的相机采集。

然后，通过上面所提到的折叠相位、绝对相位计算方法解调变形条纹中的相位信息。

最后，根据建立的相位—梯度—深度或相位—深度关系，以及标定的系统结构参数得到被测物体的三维形貌数据。

偏折测量技术优势：

测量范围宽：能够测量平面、球面、非球面、离轴抛物面、自由曲面等；

对环境噪声不敏感：具有非常强的抗环境干扰；

系统搭建简单、性价比高：使用商业化的配件，对成像光路没有特殊要求。

偏折测量技术现状：

在现实中，偏折测量技术的实现是复杂的，因为一方面单一的图像是不够的，而且还需要准确地表征图像的尺寸以及物体与观察者之间的距离。确实，定义目标发出的图像和相机捕捉到的反射之间关系的数学公式是已知的，但它们包含太多的变量，使得方程在实践中只有一个解。这就是我们的创新之所在。我们开发了一种校准方法，该方法实施简单，效率很高，可以充分表征测量系统，从而使被测物体反射的图像可用。

上海昊量光电设备有限公司最新推出了一款具有特殊专利技术的偏折测量系统。该系统由一个计算机屏幕(瞄准具)组成，参考图像显示在屏幕上。参考图像的反射由照相机捕捉。显示器和摄像头连接到一台计算机，该计算机执行重建表面所需的复杂计算。计算机、摄像机和摄像机的定位系统集成在一个盒子里，结果显示在显示用户界面的第二个屏幕上。该系统对震动，环境光等环境要求非常低，系统操作简便，用户可以在收到货物后30分钟内上手操作。

偏折测量系统检测精度：

上海昊量光电设备有限公司推出的偏折测量系统精度可达<15nm RMS或者优于λ/40 RMS。

结语：

随着工业制造业发展，我国在航空航天、高端装备制造、汽车工业、生物医学与通信和微电子高科技等领域方面对镜面和镜面类等零件需求越来越大，其已经成为了我国在通信行业的关键零件之一。制造过程中有一道必要工序就是面形检测，目前的常用检测方法存在检测效率低，检测精度不满足要求等问题。随着上海昊量光电设备有限公司最新的相位偏折测量系统推出，可以有效助力国家的科技项目。