反射表面三維形貌的測(cè)量方法研究.pdf

1、物體表面的三維形貌參數(shù)是加工表面質(zhì)量和功能特征的重要參數(shù)，目前三維形貌的測(cè)量和分析還是更多的停留在二維層面上。然而，二維層面形貌測(cè)量的局限性使之已經(jīng)不能滿(mǎn)足我們對(duì)表面參數(shù)更高、更精準(zhǔn)的要求。因此三維層面上的形貌測(cè)量已經(jīng)成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。激光技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及數(shù)字圖像處理技術(shù)的飛速發(fā)展和日益成熟，使光學(xué)非接觸式表面形貌測(cè)量在三維形貌測(cè)量中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。而在光學(xué)器件、精密儀器等設(shè)備中存在大量的反射表面，由于反射表面的特殊性質(zhì)，常規(guī)方

2、法難以獲取其形貌參數(shù)，因此如何獲得反射表面的三維形貌參數(shù)是一個(gè)熱門(mén)課題。本篇文章根據(jù)反射表面的特殊性質(zhì)，設(shè)計(jì)了一套可以測(cè)量反射表面三維形貌參數(shù)的光學(xué)平臺(tái)，并使用該平臺(tái)進(jìn)行了一系列針對(duì)不同類(lèi)型反射表面三維形貌測(cè)量的研究。
　　本課題在第一章中介紹了當(dāng)前比較主流的集中形貌檢測(cè)的原理和方法，其中重點(diǎn)介紹了在本課題中所用的干涉相移法和相位解調(diào)方法。第二章詳細(xì)介紹了本實(shí)驗(yàn)采用的光路圖及其實(shí)驗(yàn)原理，即采用干涉相移法，使用旋轉(zhuǎn)光學(xué)玻璃板的方法實(shí)

3、現(xiàn)相移，對(duì)當(dāng)前熱門(mén)的相移技術(shù)和顯微干涉技術(shù)進(jìn)行了探究。在第三章，重點(diǎn)介紹對(duì)實(shí)驗(yàn)取得圖像數(shù)據(jù)的處理，針對(duì)實(shí)驗(yàn)中拍攝的圖像，分析噪聲出現(xiàn)的原因，選取合適的濾波方式進(jìn)行處理。第四章，整合實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)，從圖像的去噪，到解相位，去包裹，再到三維顯示，得到三維重建后的立體圖形。通過(guò)對(duì)比各種測(cè)量條件和測(cè)量方法的不同，分析對(duì)測(cè)量結(jié)果所產(chǎn)生的影響因素。第五章，介紹作者自行搭建的反射表面的三維形貌測(cè)量實(shí)驗(yàn)儀，該設(shè)備可以完成對(duì)反射表面和透命表面的三維形貌

4、測(cè)量，彌補(bǔ)了目前投影法對(duì)該領(lǐng)域測(cè)量的不足。在第六章中總結(jié)了作者在本課題所做的主要工作，存在的不足，創(chuàng)新點(diǎn)以及對(duì)本課題的前景展望。
　　本文采用光學(xué)干涉法，基于邁克爾遜干涉儀，測(cè)出了凸面鏡的形貌參數(shù)，并以此為標(biāo)準(zhǔn)，可測(cè)量不規(guī)則高反射表面和投射表面的三維形貌參數(shù)。在此過(guò)程中作者主要完成了以下具體工作:
　　1、基于步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，光源以非零度角入射傾斜的光學(xué)玻璃做相移器時(shí)，將激光入射角度、平臺(tái)旋轉(zhuǎn)角度、玻璃厚度與相移量大小之間