相移條紋投影法光學(xué)面形測(cè)量技術(shù)研究.pdf

1、近年來(lái)，電子、天文、光通訊、激光核聚變和軍事等領(lǐng)域的飛速發(fā)展對(duì)光學(xué)元件的加工和測(cè)量精度提出了越來(lái)越高的要求，而對(duì)光學(xué)元件的表面面形測(cè)量是光學(xué)加工制造領(lǐng)域的難題?？刂萍庸み^(guò)程中光學(xué)面形的精度可有效地提升加工精度。針對(duì)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有對(duì)加工過(guò)程中的光學(xué)面形檢測(cè)方法存在著測(cè)量速度慢、易損壞光學(xué)表面等問(wèn)題，提出了基于相移條紋投影的光學(xué)面形測(cè)量方法。相移條紋投影法三維輪廓測(cè)量技術(shù)因其非接觸、速度快、分辨率高、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)在檢測(cè)處于精磨階段的光學(xué)面形時(shí)

2、具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，然而測(cè)量精度一直是限制其發(fā)展的重要因素。因此提高條紋投影系統(tǒng)的測(cè)量精度已成為其在光學(xué)面形檢測(cè)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用的一個(gè)突破口。本論文從提高系統(tǒng)測(cè)量精度的角度出發(fā)，對(duì)相移條紋投影測(cè)量的三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)展開(kāi)了研究，即系統(tǒng)Gamma校正技術(shù)、相機(jī)標(biāo)定及成像畸變校正技術(shù)和相位—高度標(biāo)定技術(shù)。
　　 針對(duì)相移條紋投影測(cè)量中存在的Gamma畸變問(wèn)題，通過(guò)分析Gamma值與諧波系數(shù)的關(guān)系提出了一種準(zhǔn)確、簡(jiǎn)便的Gamma系數(shù)預(yù)標(biāo)定

3、技術(shù)。通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的精度和可靠性。最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)中Gamma畸變校正前后的測(cè)量結(jié)果對(duì)比分析，得出了該方法能有效抑制系統(tǒng)的Gamma畸變，提高測(cè)量精度的結(jié)論。
　　 針對(duì)條紋投影測(cè)量系統(tǒng)的相機(jī)標(biāo)定問(wèn)題及鏡頭成像畸變問(wèn)題，分析了相機(jī)成像模型和鏡頭畸變模型，基于張正友的平面標(biāo)定法實(shí)現(xiàn)了相機(jī)內(nèi)外參數(shù)的標(biāo)定，并對(duì)鏡頭畸變進(jìn)行了校正，提高了系統(tǒng)的測(cè)量精度。
　　 針對(duì)條紋投影測(cè)量系統(tǒng)的相位—高度標(biāo)定問(wèn)題，首先從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)入手