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龍圖騰網(wǎng)恭喜復(fù)旦大學(xué);復(fù)旦大學(xué)義烏研究院申請的專利一種單目偏折測量工件自定位方法獲國家發(fā)明授權(quán)專利權(quán)，本發(fā)明授權(quán)專利權(quán)由國家知識產(chǎn)權(quán)局授予，授權(quán)公告號為：CN115371967B 。

龍圖騰網(wǎng)通過國家知識產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-05-06發(fā)布的發(fā)明授權(quán)授權(quán)公告中獲悉：該發(fā)明授權(quán)的專利申請?zhí)?專利號為：202211017993.4，技術(shù)領(lǐng)域涉及：G01M11/02；該發(fā)明授權(quán)一種單目偏折測量工件自定位方法是由張祥朝;陳雨諾;向炯榶;郎威;陳汀設(shè)計(jì)研發(fā)完成，并于2022-08-24向國家知識產(chǎn)權(quán)局提交的專利申請。

本一種單目偏折測量工件自定位方法在說明書摘要公布了：本發(fā)明屬于精密測量技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種單目偏折測量工件自定位方法。本發(fā)明的步驟為：在完成偏折測量系統(tǒng)的幾何標(biāo)定后，通過基于工件名義面形的模擬光線追跡生成工件定位的訓(xùn)練樣本，并基于高斯過程回歸建立工件位姿與屏幕對應(yīng)像素分布的映射關(guān)系，無需額外儀器即可完成工件定位。本發(fā)明能夠使得偏折測量中的工件定位擺脫對第三方儀器的需求，且在工件面形與名義面形存在一定偏差的情況下仍能保持微米級的定位精度，可以有效降低偏折測量的成本。

本發(fā)明授權(quán)一種單目偏折測量工件自定位方法在權(quán)利要求書中公布了：1.一種單目偏折測量工件自定位方法，其特征在于，包括：通過基于工件名義面形的模擬光線追跡生成若干訓(xùn)練樣本，通過一組基函數(shù)進(jìn)行參數(shù)化以抑制工件表面上高頻缺陷對定位的影響，通過高斯過程回歸建立工件位姿-工件對應(yīng)屏幕像素分布的映射關(guān)系，以提高對名義面形、實(shí)際面形間偏差的魯棒性，從而在不引入額外儀器的前提下完成對工件的定位；具體步驟如下：1對于完成幾何標(biāo)定的偏折測量系統(tǒng)，采用多步相移法，使屏幕顯示兩個正交方向不同相位的條紋圖樣，解相位獲得工件表面對應(yīng)的屏幕像素集合{usa,vsa}；2以工件坐標(biāo)系與偏折測量系統(tǒng)幾何標(biāo)定得到的世界坐標(biāo)系重合時的位姿為基準(zhǔn)位姿，在周圍預(yù)設(shè)范圍內(nèi)生成服從均勻分布的若干隨機(jī)工件位姿；3以工件名義面形為基準(zhǔn)面形，加載面形偏差，所述偏差采用1～36項(xiàng)Zernike多項(xiàng)式表示，各項(xiàng)系數(shù)服從高斯分布，得到與名義面形存在偏差的若干工件面形，用于訓(xùn)練集中，以近似工件實(shí)際面形和名義面形不完全一致的情況；4基于模擬光線追跡生成訓(xùn)練樣本：基于上述隨機(jī)工件位姿和與名義面形存在偏差的工件面形的組合，以及系統(tǒng)幾何標(biāo)定結(jié)果進(jìn)行模擬光線追跡，獲取訓(xùn)練樣本中每個隨機(jī)工件位姿對應(yīng)的追跡屏幕像素，將在基準(zhǔn)位姿且不加入面形偏差時獲得的追跡屏幕像素設(shè)為基準(zhǔn)屏幕像素{usr,vsr}；5參數(shù)化屏幕像素分布：以基準(zhǔn)屏幕像素坐標(biāo)為橫坐標(biāo)，對訓(xùn)練集中任意一組追跡屏幕像素坐標(biāo){ust,vst}，將其與基準(zhǔn)屏幕像素坐標(biāo)的差值作為縱坐標(biāo)，則獲得如下兩組點(diǎn)云： 其中，g表示工件表面對應(yīng)的屏幕像素的數(shù)量；當(dāng)工件位姿改變時，偏折測量系統(tǒng)中反向傳播的波前的改變主要發(fā)生在低頻分量上，上述兩組點(diǎn)云由兩個不同工件位姿下的反向傳播波前被屏幕所在平面截取并作差得到，具有平滑的特性；多種基函數(shù)可用于擬合此類點(diǎn)云，采用Zernike多項(xiàng)式，則工件表面對應(yīng)的屏幕像素分布可按如下方式進(jìn)行參數(shù)化： 其中，Wρ,β為歸一化到單位圓極坐標(biāo)系的待擬合點(diǎn)云，J為所用基函數(shù)的數(shù)量，Cj、Zj分別為第j項(xiàng)Zernike系數(shù)及基函數(shù)，ρ，β分別表示極坐標(biāo)下的半徑與方位角坐標(biāo)；每個位姿對應(yīng)的屏幕像素分布被參數(shù)化成2J個Zernike系數(shù)，作為定位模型的訓(xùn)練輸入；6構(gòu)建定位模型：采用高斯過程回歸建立參數(shù)化屏幕像素分布和工件位姿的映射關(guān)系，并采用基于馬氏距離以及ARD技術(shù)的核函數(shù)，兩個輸入x與x’的協(xié)方差表示為： 其中，D為輸入的維度，σf和ld為超參數(shù)；ARD技術(shù)的應(yīng)用使得輸入中不同維度的特征在定位過程中被賦予不同的權(quán)重，此外，該高斯過程的均值函數(shù)被設(shè)置為0，所有輸入和輸出均被標(biāo)準(zhǔn)化，使之服從高斯分布；定位模型的訓(xùn)練采用基于梯度的數(shù)值優(yōu)化方法，最大化對數(shù)邊緣似然來實(shí)現(xiàn)： 其中，y為預(yù)設(shè)的工件位姿，也即定位模型的訓(xùn)練輸出，σε2表示映射關(guān)系中存在的噪聲水平的方差，I為單位矩陣，K為協(xié)方差矩陣，X包含所有訓(xùn)練樣本中的輸入，n為樣本數(shù)量；7實(shí)際工件的定位：對于實(shí)際解相位得到的屏幕像素{usa,vsa}，采用相同參數(shù)化手段得到定位模型的測試輸入X*，調(diào)用定位模型后，世界坐標(biāo)系中工件位姿的六個自由度的概率分布通過聯(lián)合高斯分布計(jì)算得到： 預(yù)測分布f*的均值和方差如下，其中均值即為定位結(jié)果，且工件的六個運(yùn)動自由度具有相同的預(yù)測方差：

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