基于雙頻光柵傅里葉方法的三維輪廓測(cè)量技術(shù).pdf

1、在現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)中,物體三維輪廓的測(cè)量有著廣泛的應(yīng)用。隨著物體三維輪廓的非接觸檢測(cè)技術(shù)在自動(dòng)控制、在線檢測(cè)、逆求工程、醫(yī)學(xué)診斷、工程設(shè)計(jì)、機(jī)器人視覺(jué)及許多生產(chǎn)過(guò)程中越來(lái)越廣泛的應(yīng)用,人們對(duì)三維輪廓測(cè)量的要求也越來(lái)越高,其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)大。
　　物體三維輪廓的測(cè)量方法有很多,作者重點(diǎn)研究了投影柵線法和傅里葉變換輪廓術(shù)。投影柵線法只能較好地測(cè)量曲面梯度變化不大的物體,如果物體表面存在物理性的不連續(xù)性或物體陰影導(dǎo)致的條紋圖樣的不連續(xù)性

2、,疊相還原過(guò)程將無(wú)法準(zhǔn)確進(jìn)行。同時(shí)由于視場(chǎng)的原因,不能測(cè)量大面積的物體,特別是大型工件的曲面檢測(cè)一直是生產(chǎn)中的關(guān)鍵技術(shù)難題。還有一個(gè)就是測(cè)量速度和測(cè)量精度的問(wèn)題,很難達(dá)到實(shí)時(shí)的高精度測(cè)量。作者以一個(gè)臺(tái)階狀的物體作為研究對(duì)象,探討了采用雙頻光柵投影法、圖像拼接技術(shù)、電子光柵、傅里葉變換輪廓術(shù)進(jìn)行測(cè)量的技術(shù)。一定程度上解決了由于物體陰影和表面突變導(dǎo)致疊相還原無(wú)法準(zhǔn)確進(jìn)行的難題;同時(shí)解決了投影光柵的自適應(yīng)問(wèn)題;并大大提高了測(cè)量精度和測(cè)量速度。

3、測(cè)試結(jié)果表明基于雙頻光柵傅里葉方法和圖像拼接的原理能很好地測(cè)量臺(tái)階狀物體的三維輪廓,并且具有較高的測(cè)量速度和測(cè)量精度。
　　作者在以上領(lǐng)域的研究中提出了一些新的思想,一定程度上解決了目前研究現(xiàn)狀中的部分難題。本論文主要進(jìn)行了以下幾方面的工作:
　　(1)投影型莫爾法成像理論。
　　研究了投影型莫爾法的光學(xué)成像原理,對(duì)投影型莫爾法從物理光學(xué)的角度進(jìn)行了理論分析,采用菲涅耳衍射公式得出了輸出面上光場(chǎng)的理想計(jì)算公式,并用描點(diǎn)

4、法模擬出了變形光柵的光強(qiáng)分布。
　　(2)一種改進(jìn)型的傅里葉變換輪廓術(shù)的理論模型。
　　和傳統(tǒng)的傅里葉變換輪廓術(shù)不同,在傅里葉變換之后,不對(duì)頻譜部分頻移,直接濾出需要的高、低頻部分,再分別進(jìn)行傅里葉逆變換。計(jì)算出物體表面相位后,再與參考面的相位相減,就可以得到與高度有關(guān)的相位差。這種方法與傳統(tǒng)的方法相比,減少了3次頻移的過(guò)程,大大減少了計(jì)算量,也提高了濾波的精度。比傳統(tǒng)的方法簡(jiǎn)單,速度快,精確度也更高。
　　(3)提出

5、了采用雙頻光柵傅里葉方法和圖像拼接測(cè)量臺(tái)階狀物體的三維形貌的方法。
　　采用雙頻光柵投影法,首先利用低頻光柵測(cè)出物體大體的輪廓,再利用高頻光柵對(duì)物體的細(xì)節(jié)進(jìn)行精確測(cè)量,這樣可以解決疊相還原的問(wèn)題,大大提高測(cè)量精度。引入圖像拼接技術(shù)可以有效地消除物體表面的陰影,大大拓展了測(cè)量的區(qū)域。
　　(4)基于區(qū)域黑白對(duì)比度和Levenberg-Marquardt算法的圖像拼接。
　　首先提出了基于區(qū)域黑白對(duì)比度的方法確定邊界線,并