光纖干涉投射物體表面三維輪廓動態(tài)測量技術的研究.pdf

1、三維形貌測量技術在質(zhì)量保證、機器視覺、醫(yī)學、考古以及自動定位與導航等多個領域中的起著越來越突出的作用，并成為醫(yī)學儀器、光學儀器以及材料學等方面進行科學技術研究的重要內(nèi)容與方法。本文受測試計量技術國家重點實驗室自由探索課題支持，針對一些小尺寸光學元件表面面形檢測以及低頻率膜振動情況的檢測，旨在利用傅里葉變換法，為高精度動態(tài)測量系統(tǒng)做基礎性研究。本文改進了傅里葉變換法的經(jīng)典結構，建立新坐標系，使用光纖投射干涉條紋，用相機采集變形條紋圖像，利

2、用二維傅里葉變換在頻域中濾波，并在相位去包裹后初步恢復了物體的三維形貌，為發(fā)展一種物體表面三維信息動態(tài)檢測技術做了基礎性研究。在實驗室已有基礎上，對系統(tǒng)進行了有效的優(yōu)化和改進。文章主要內(nèi)容包括如下幾點：
　　 1)提出三維輪廓動態(tài)測量方案，在傅里葉變換法經(jīng)典結構上建立新的坐標系，根據(jù)小孔成像模型推導了物點三維坐標與系統(tǒng)結構參數(shù)和經(jīng)物體表面調(diào)制的相位場之間的關系。
　　 2)針對光纖干涉儀中，干涉臂會受環(huán)境影響而導致干涉條

3、紋漂移的缺陷，根據(jù)直流相位跟蹤原理，設計數(shù)字式直流相位跟蹤穩(wěn)相裝置，有效地提高了光纖干涉儀抵抗低頻振動的能力。
　　 3)針對實驗室原有系統(tǒng)結構參數(shù)標定方法中存在的不足，提出了幾種新的標定方案，簡化了光纖投射端纖芯距的標定步驟，提高了像平面位置、零級條紋投射角度和基線長度的標定精度。
　　 4)對拍攝的變形條紋圖像依次進行旋濾波去噪，二維傅里葉正變換，自動矩形窗定位提取條紋基頻，二維傅里葉反變換，復數(shù)計算得到物體表面相位