光纖干涉投射物體表面三維輪廓動態(tài)測量技術(shù)的研究.pdf

1、三維形貌測量技術(shù)在質(zhì)量保證、機(jī)器視覺、醫(yī)學(xué)、考古以及自動定位與導(dǎo)航等多個領(lǐng)域中的起著越來越突出的作用，并成為醫(yī)學(xué)儀器、光學(xué)儀器以及材料學(xué)等方面進(jìn)行科學(xué)技術(shù)研究的重要內(nèi)容與方法。本文受測試計量技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自由探索課題支持，針對一些小尺寸光學(xué)元件表面面形檢測以及低頻率膜振動情況的檢測，旨在利用傅里葉變換法，為高精度動態(tài)測量系統(tǒng)做基礎(chǔ)性研究。本文改進(jìn)了傅里葉變換法的經(jīng)典結(jié)構(gòu)，建立新坐標(biāo)系，使用光纖投射干涉條紋，用相機(jī)采集變形條紋圖像，利

2、用二維傅里葉變換在頻域中濾波，并在相位去包裹后初步恢復(fù)了物體的三維形貌，為發(fā)展一種物體表面三維信息動態(tài)檢測技術(shù)做了基礎(chǔ)性研究。在實(shí)驗(yàn)室已有基礎(chǔ)上，對系統(tǒng)進(jìn)行了有效的優(yōu)化和改進(jìn)。文章主要內(nèi)容包括如下幾點(diǎn)：
　　 1)提出三維輪廓動態(tài)測量方案，在傅里葉變換法經(jīng)典結(jié)構(gòu)上建立新的坐標(biāo)系，根據(jù)小孔成像模型推導(dǎo)了物點(diǎn)三維坐標(biāo)與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)和經(jīng)物體表面調(diào)制的相位場之間的關(guān)系。
　　 2)針對光纖干涉儀中，干涉臂會受環(huán)境影響而導(dǎo)致干涉條

3、紋漂移的缺陷，根據(jù)直流相位跟蹤原理，設(shè)計數(shù)字式直流相位跟蹤穩(wěn)相裝置，有效地提高了光纖干涉儀抵抗低頻振動的能力。
　　 3)針對實(shí)驗(yàn)室原有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)標(biāo)定方法中存在的不足，提出了幾種新的標(biāo)定方案，簡化了光纖投射端纖芯距的標(biāo)定步驟，提高了像平面位置、零級條紋投射角度和基線長度的標(biāo)定精度。
　　 4)對拍攝的變形條紋圖像依次進(jìn)行旋濾波去噪，二維傅里葉正變換，自動矩形窗定位提取條紋基頻，二維傅里葉反變換，復(fù)數(shù)計算得到物體表面相位