激光干涉陣列條紋形貌測量原理研究測量微小物體形貌.pdf

1、三維形貌測量技術(shù)發(fā)展到目前為止，已經(jīng)取得了許多可人的成果，尤其是光學測量技術(shù)，因其測量范圍廣、非接觸、精度較高的優(yōu)點已得到了高速發(fā)展。其影響和應(yīng)用無論是在工業(yè)，制造業(yè)，還是質(zhì)量控制、逆向生長、材料與工程結(jié)構(gòu)、文物保護中都有滲透；而目前的測量技術(shù)大都基于結(jié)構(gòu)光實現(xiàn)的，無法克服較強的背景光等噪聲的影響,此外該方法也很難實現(xiàn)微小物體的形貌測量。
　　本文研究基于剪切干涉原理的激光干涉條紋陣列形貌測量系統(tǒng)，實現(xiàn)高精度的干涉條紋投射，克服了

2、干涉測量方法中獨立兩臂傳輸光束容易引入不同相位差的缺點，利用相位測量輪廓術(shù)進行了薄片物體的測量；此外設(shè)計了合適的帶通濾波器驗證了傅里葉變換輪廓術(shù)的可行性，實現(xiàn)了薄片物體的非接觸較高精度的靜態(tài)測量，得到了物體的形貌。主要研究內(nèi)容如下：
　　1.利用剪切干涉原理實現(xiàn)干涉條紋的投射，提出了可以克服干涉臂中易引入相位差的方案，設(shè)計了適用于一定波長范圍的剪切元件，同時為了實現(xiàn)光路小型化的目的，引入了45°垂直入射的光學元器件，搭建了基于激光

3、干涉條紋陣列的形貌測試系統(tǒng)。
　　2.提出了基于電流參量的相移控制器設(shè)計方案，利用三極管放大器實現(xiàn)激光器的三端輸入；并驗證利用D/A轉(zhuǎn)換卡量化輸出電流來實現(xiàn)激光干涉條紋陣列相位移動方案的可行性，分析其原因所在；實現(xiàn)了基于微位移的相位控制器原理的分析和驗證。
　　3.研究和分析了相位去包裹算法，推導了基于最小范數(shù)法的相位去包裹原理，實現(xiàn)了相位周期的矯正工作；將圖像濾波理論應(yīng)用于包裹相位噪聲的濾除，改善了包裹相位的誤差。