基于三角波條紋離焦的三維面形測量方法研究.pdf

1、基于光學(xué)的三維面形測量技術(shù)具有非接觸、測量精度較高、可實現(xiàn)在線檢測等優(yōu)點，在航空航天、汽車制造、工業(yè)化生產(chǎn)等諸多方面得到應(yīng)用。然而，目前常用的測量系統(tǒng)中存在的Gamma效應(yīng)嚴重影響了測量精度，而且無法對鏡面物體進行有效的測量。如何有效的克服Gamma效應(yīng)，進一步提高測量精度，進而實現(xiàn)對鏡面物體的三維面形測量在現(xiàn)代檢測中有著重要意義。
　　傳統(tǒng)的方法中，采用二進制條紋離焦測量時，一般采用調(diào)節(jié)投影設(shè)備主動離焦或者較遠離焦距離進行自動離

2、焦。以上兩種離焦方法，離焦程度都相對較深，降低了投影條紋強度，使得相位獲取準(zhǔn)確率降低，從而影響了測量精度；采用正弦條紋進行測量時，由于投影儀的Gamma效應(yīng)導(dǎo)致投影條紋中有相當(dāng)多的高次諧波，降低了條紋質(zhì)量，給系統(tǒng)測量帶來了誤差。
　　為解決以上問題，本文開展了如下研究工作：
　　1.提出了基于三角波條紋離焦投影的三維面形測量方法，并詳細闡述了條紋離焦、Gamma效應(yīng)等相關(guān)問題。該方法中對三角波條紋進行輕微距離空氣離焦就能夠濾

3、除幅值較小的高次諧波，并濾除環(huán)境中存在的高頻噪聲，克服了Gamma效應(yīng)；離焦距離更短，保證了較高的信噪比，使得相位獲取更準(zhǔn)確。MATLAB仿真模擬充分證明了該方法的有效性和可行性，通過實驗對鼠標(biāo)和長條物體進行面形測量，并將RMS控制在0.03mm以內(nèi)。相較于傳統(tǒng)方法，測量精度得到了較大提高。
　　2.提出了基于三角波離焦條紋反射的三維面形測量方法，重點研究了反射鏡面測量的原理、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)標(biāo)定等問題。該方法采用三角波條紋通過短距