基于三角波條紋離焦的三維面形測(cè)量方法研究.pdf

1、基于光學(xué)的三維面形測(cè)量技術(shù)具有非接觸、測(cè)量精度較高、可實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，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(cè)量系統(tǒng)中存在的Gamma效應(yīng)嚴(yán)重影響了測(cè)量精度，而且無法對(duì)鏡面物體進(jìn)行有效的測(cè)量。如何有效的克服Gamma效應(yīng)，進(jìn)一步提高測(cè)量精度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)鏡面物體的三維面形測(cè)量在現(xiàn)代檢測(cè)中有著重要意義。
　　傳統(tǒng)的方法中，采用二進(jìn)制條紋離焦測(cè)量時(shí)，一般采用調(diào)節(jié)投影設(shè)備主動(dòng)離焦或者較遠(yuǎn)離焦距離進(jìn)行自動(dòng)離

2、焦。以上兩種離焦方法，離焦程度都相對(duì)較深，降低了投影條紋強(qiáng)度，使得相位獲取準(zhǔn)確率降低，從而影響了測(cè)量精度；采用正弦條紋進(jìn)行測(cè)量時(shí)，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(cè)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(cè)量方法，并詳細(xì)闡述了條紋離焦、Gamma效應(yīng)等相關(guān)問題。該方法中對(duì)三角波條紋進(jìn)行輕微距離空氣離焦就能夠?yàn)V

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(shí)驗(yàn)對(duì)鼠標(biāo)和長(zhǎng)條物體進(jìn)行面形測(cè)量，并將RMS控制在0.03mm以內(nèi)。相較于傳統(tǒng)方法，測(cè)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(cè)量方法，重點(diǎn)研究了反射鏡面測(cè)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