基于光纖干涉投射的物體表面三維形貌測量關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、三維曲面或三維形貌測量技術(shù)在自動檢測和質(zhì)量控制、反求工程、機(jī)器視覺、醫(yī)學(xué)診斷、文物鑒定以及自動導(dǎo)航等領(lǐng)域中占有重要的地位，是科學(xué)分析、工業(yè)控制、生物醫(yī)學(xué)以及材料科學(xué)等方面進(jìn)行科學(xué)研究的重要手段，特別是汽車車身、飛機(jī)機(jī)身、輪船船體、汽輪機(jī)葉片等加工制造中的在線曲面檢測，對三維形貌測量技術(shù)提出了更高的要求，并促進(jìn)其向高精度、智能化的動態(tài)測量方向發(fā)展。本課題受國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室探索課題支持，旨在實(shí)現(xiàn)小尺度、高精度的物體表面形貌動態(tài)測量。本文采用光

2、纖干涉投射技術(shù)投射干涉條紋，對傳統(tǒng)傅立葉變換輪廓術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)并重新建立了系統(tǒng)坐標(biāo)系，利用傅立葉變換與頻域?yàn)V波相結(jié)合的方法對變形條紋圖進(jìn)行處理，并在相位去包裹后進(jìn)行了初步三維形貌重構(gòu)，得到了高度信息，為發(fā)展一種新的物體表面三維信息動態(tài)檢測技術(shù)做了基礎(chǔ)性研究。本文主要工作包括以下幾個方面：
　　 ⑴提出了系統(tǒng)的測量方案，并建立測量坐標(biāo)系，推導(dǎo)出了物點(diǎn)三維坐標(biāo)與干涉條紋相位的關(guān)系。
　　 ⑵利用光纖干涉實(shí)現(xiàn)干涉條紋投射，條紋清

3、晰明亮，密度較高。針對干涉條紋所在光面進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模，得出了干涉條紋的應(yīng)用條件并論證了投射方案的可行性。
　　 ⑶研究了幾個系統(tǒng)參數(shù)的確定方法并逐一進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的計(jì)算和分析最終完成了系統(tǒng)參數(shù)的確定。
　　 ⑷應(yīng)用傅立葉變換與頻域?yàn)V波相結(jié)合的方法對變形條紋圖像進(jìn)行處理，得到了相位包裹圖。進(jìn)一步應(yīng)用簡單去包裹算法對包裹圖像進(jìn)行去包裹，并初步重構(gòu)物體三維形貌，證明了系統(tǒng)方法的可行性，指出了系統(tǒng)所需改進(jìn)之處。