基于希爾伯特變換的光纖干涉條紋投影三維形貌測量系統(tǒng)研究.pdf

1、基于結(jié)構(gòu)光投影的三維形貌測量技術(shù)具有測量范圍廣、非接觸、速度快等優(yōu)點(diǎn)，在制造業(yè)、醫(yī)學(xué)、航天航空等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。隨著該技術(shù)的不斷發(fā)展，在工業(yè)應(yīng)用中對測量精度、速度和待測物體積等方面提出了更高的要求，因此，本文在小尺寸物體三維形貌測量的應(yīng)用背景下，開發(fā)出了一套基于希爾伯特變換的光纖干涉條紋投影三維形貌測量系統(tǒng)。
　　本測量系統(tǒng)分為硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分。硬件系統(tǒng)包括條紋投影模塊、圖像采集模塊和相位-高度參數(shù)標(biāo)定模塊;軟件系

2、統(tǒng)包括圖像預(yù)處理模塊、Hilbert變換相位信息提取模塊和三維形貌測量顯示模塊。由于采用數(shù)字投影儀(Digital Light Procession，DLP)方式在極小范圍內(nèi)投影條紋密度不高，在對小尺寸物體進(jìn)行三維形貌測量時存在一定局限，因此本文搭建了基于馬赫澤德(Mach-Zehnder，M-Z)干涉儀結(jié)構(gòu)和楊氏雙縫干涉原理的條紋投影系統(tǒng)，在視場范圍50mm內(nèi)實(shí)現(xiàn)了余弦性較好的高密度干涉條紋投影。然后利用CMOS相機(jī)采集條紋圖像輸入至

3、軟件系統(tǒng)中進(jìn)行高斯增強(qiáng)和旋濾波處理。隨后通過兩次Hilbert變換濾除低零頻分量，并構(gòu)造解析信號求得條紋相位信息，避免了因采用FTP方法產(chǎn)生的頻譜混疊現(xiàn)象。然后結(jié)合相位-高度標(biāo)定參數(shù)實(shí)現(xiàn)對待測物三維形貌的測量。
　　利用本測量系統(tǒng)對小尺寸物體進(jìn)行測量，分別從測量時間和誤差兩方面與利用FTP方法測量結(jié)果進(jìn)行對比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文所設(shè)計的測量系統(tǒng)在速度和精度上均有較大提升。此外，通過編寫系統(tǒng)上位機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)了對小尺寸零件的三維形貌測量