飛行物體姿態(tài)角測量系統(tǒng)中條紋投影器的設(shè)計(jì).pdf

1、光學(xué)方法的非接觸主動(dòng)式三維輪廓測量技術(shù)具有不損害被測物體、速度快、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)、檢測中具有重要應(yīng)用，已成為了目前研究的熱點(diǎn)。在飛行物體姿態(tài)角測量系統(tǒng)中，采用的正是此種方法。條紋投影器作為其中的關(guān)鍵設(shè)備，其各部分的設(shè)計(jì)越來越受到重視。
　　 本文較為詳細(xì)地介紹了條紋投影器各部分的原理以及設(shè)計(jì)過程，并利用Zemax光學(xué)設(shè)計(jì)軟件給出了相應(yīng)的設(shè)計(jì)結(jié)果，結(jié)合具體的實(shí)驗(yàn)過程，分析了系統(tǒng)出現(xiàn)的問題，討論并闡明了解決方法。在設(shè)計(jì)

2、部分，針對激光照明方案，給出了半導(dǎo)體激光器(LD)的準(zhǔn)直、整形方法，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行優(yōu)化仿真，得到了較好的結(jié)果；針對激光相干性造成的散斑問題，提出了光纖和高速轉(zhuǎn)動(dòng)毛玻璃配合使用的方法，得到了較好的減弱散斑效果；針對所拍攝圖像照度不均勻的問題，結(jié)合計(jì)算機(jī)仿真，對投影物鏡焦距和像面傾斜角度對像面照度均勻性的影響做了分析討論。針對燈絲照明方案，利用非成像理論，設(shè)計(jì)了復(fù)眼透鏡和方棒兩種勻光系統(tǒng)，仿真結(jié)果顯示可以很好地滿足要求。在投影物鏡部分，從已

3、有的資料中選擇初始結(jié)構(gòu)，利用軟件對其優(yōu)化，得到了滿足激光(532nm)照明要求的四片式和五片式遠(yuǎn)心物鏡以及針對白光照明時(shí)的七片式遠(yuǎn)心結(jié)構(gòu)物鏡。
　　 在本文的實(shí)驗(yàn)部分，先對45°傾斜角投影、正拍攝的整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行理論分析，利用推導(dǎo)的公式計(jì)算出系統(tǒng)在投影軸上的景深范圍以及此時(shí)的MTF(調(diào)制傳遞函數(shù))的變化曲線。然后拍攝多幅沿投影軸的條紋圖像，通過軟件對取樣圖像進(jìn)行處理，估算出對比度，利用最小二乘法擬合對比度變化曲線，并與理論曲線進(jìn)行