基于莫尔条纹的自准直测角方法研究

提出了一种基于莫尔条纹的自准直测角方法.该方法将成像式光栅方法、基于莫尔条纹的扭转测量技术、自准直测角技术相结合,利用标尺光栅像和指示光栅形成的光栅副夹角变化所引起的莫尔条纹宽度变化来反映平台棱镜的角度变化,建立了平台棱镜旋转角度、光栅栅线夹角及莫尔条纹宽度之间的关系式.有别于传统莫尔条纹的计数处理,通过图像处理获得了莫尔条纹宽度信息.实验结果表明,该系统接收到的莫尔条纹对比度清晰,满足莫尔条纹图像处理的要求,在±7′范围内,与0.2″自准直仪的比对误差在0.2″以内.     

一种基于二维OTSU的莫尔条纹图像分割方法

在分析莫尔条纹图像信息组成的基础上,针对原始莫尔条纹图案中背景光信息、有效莫尔条纹信息以及原始光栅信息的频率分布特点,提出了一种莫尔条纹图像分割方法。该方法首先采用高斯低通滤波提取有效莫尔条纹信号,然后经过高低帽变换进行图像对比度增强,最后采用OTSU法进行图像分割。实验结果表明,该方法简单易行,分割后的图案很好地保留了莫尔条纹的有效信息。     

基于模板匹配的莫尔条纹倾角计算

提出了一种基于模板匹配的亚像素处理方法,可以精确计算出在大口径长焦距测量过程中出现的莫尔条纹的角度。基于泰伯效应和莫尔条纹干涉的长焦距测量方法是一种高精度的焦距测量方法。理论分析表明:这种测量方法的精度很大程度上依赖于莫尔条纹角度的精度。之前是通过迭代算法在亚像素域中寻找莫尔条纹频谱的最大值点来计算莫尔条纹的角度。然而实验过程中得到的莫尔条纹往往会出现不同程度的弯曲和畸形,这会大大影响这种方法的测量精度。从改进测算角度算法这个角度出发,针对傅里叶变换后的频谱图,基于模板匹配的思想,对各种莫尔条纹进行二维正态分布拟合,找出频谱点精确坐标,从而精确测量莫尔条纹角度。理论分析和软件仿真表明:这种方法具有高精度、高稳定等优点,能有效提高长焦距的测量精度。     

基于莫尔条纹偏折技术的多焦点镜片检测技术研究

基于莫尔条纹偏折原理,本文提出多点检测多焦点镜片的方法。为了提高镜片屈光度的检测精度,本系统在光路中引入了空间滤波器,在算法上采用了八邻域处理方法,测量精度达到了5%。为了验证本设计方案,设计了实验系统进行验证,利用CCD摄像机对图像进行采集,并用MATLAB对图像进行处理,检测多焦点镜片屈光度,最后对多焦点镜片进行了实际测量。通过实验验证,结果表明本系统及检测方法有很好的效果。     

一种新的光栅微位移测量方法的研究

为了实现光栅莫尔条纹的精确计数和微位移的高精度测量,提出了一种新的莫尔条纹精确计数算法.当光栅移动时,通过CCD摄像器件将莫尔条纹转换为动态光电信号,即随时间变换的正弦信号.利用条纹周期性的能量分布曲线,对移动的莫尔条纹进行精确计数和判向,通过使用Matlab软件编辑界面,直观的显示光栅莫尔条纹移动个数及光栅微小位移.通过对莫尔条纹精确计数达到了对微小位移测量.实验结果表明,测量精度可以达到1μm.     

莫尔条纹倾角快速求解算法及应用

为了满足基于泰伯-莫尔条纹长焦距测量技术在测量激光材料热效应等效热焦距时对测量速度的需求，提出了一种莫尔条纹倾角快速求解算法。在对传统频域迭代法测量速度影响因素分析基础上，基于迭代运算坐标值相似性和离散傅里叶变换可分离性，将频谱值求解过程中包含小数值的坐标点进行公共项分离, 公共部分采用傅里叶变换指数项进行滤波，不同部分在提取相似项的基础上进行组合运算，将2维条纹图像傅里叶变换降为1维进行处理；同时相关指数项被限定在极小的可知范围，极大地方便了查表运算和位运算的采用。结果表明，采用相同配置计算机，在保证测量精度的前提下，将完成一次测量的测量时间从15s降低到0.4s，测量速度提高了38倍。该算法很好地满足了激光材料热效应等效热焦距参量快速测量的应用需求。     

数字合成莫尔条纹的频谱分析与滤波处理

莫尔轮廓术是实现物体三维面形测量的主要方法之一,它基于莫尔条纹产生和分析技术。莫尔条纹产生方法主要有阴影法、投影法和数字合成法三种。对于数字合成法,目前通常采用低通滤波提取莫尔条纹,低频区域含有许多无用频率成分,会降低所提取的莫尔条纹的质量。通过分析参考条纹图像和变形条纹图像经相乘、相加、相减运算结果图像的频谱,比较不同滤波处理方法对提取莫尔条纹的影响,提出一种采用带通滤波提取莫尔条纹的新方法。与低通滤波相比,带通滤波可以产生衬比度更高的强度分布为标准余弦分布的莫尔条纹;此外,相加和相减运算产生的莫尔条纹之间相位相差p,明暗反转。计算机模拟和实际实验均验证了上述分析结论的正确性和该方法的有效性与可行性。     

移相数字莫尔条纹图像滤波方法的研究

数字莫尔条纹滤波处理是利用莫尔条纹进行非球面检测的关键技术之一,滤波结果直接影响非球面检测的精度,分别从空域和频域两个角度对滤波算法进行了讨论分析,并进行了模拟实验。结果表明,经两种方法处理后恢复的波面得到了较好的结果,全孔径相位分布残差的均方根(RMS)值分别为0.024λ和0.035λ,证明了滤波方法是可行的。     

莫尔圆的特征参数提取方法

在超精密测量领域中,通过处理同心圆光栅副迭合的莫尔条纹图像可以分离出二自由度的微小误差信息。此前需要对莫尔条纹图像进行预处理,提取出莫尔圆的特征参数。本文讨论了莫尔条纹图像处理的算法问题,介绍了图像预处理算法,包括图像增强、图像滤波、边缘检测、二值处理、轮廓细化、剔除野点等过程,最终用最小二乘法实现对莫尔圆的圆心位置与半径三个特征参数的提取。所采用的一系列方法使单幅含CCD噪声图像的莫尔圆特征参数的定位精度达到亚象素级。     

几种莫尔等高法的付里叶描述

本文用频谱分析的观点对叠加莫尔，付里叶变换莫尔，扫描莫尔及相移扫描莫尔的方法进行了分析，提出了这几种莫尔等高方法的付里叶描述，文中讨论了这几种方法在频域中的联系，从频域上看这些方法的本质特征是：使携带莫尔信息的基频移中而获得莫尔条纹。     

基于相位展开和一种新的迭代重建算法的流场莫尔层析术

使用莫尔层析方法测量温度场。设计了一种旋转莫尔偏折仪,该装置可以获取180°范围内的莫尔条纹图。采用傅里叶变换相位展开技术处理莫尔条纹,提取轴向任意截面的投影信息,使用一种新的莫尔层析迭代算法重建温度分布,该迭代算法与已有的代数重建算法不同,它由莫尔偏折基本公式和网格重建技术推导得出,直接使用光线偏折角进行迭代,可以直接实现对非完全投影数据的层析重建。实验中使用8个方向的莫尔条纹图对双峰结构温度场进行重建,得到了截面的温度分布,峰值的重建误差低于5%。测量结果证明这是一种准确、适用性广的层析重建方法。     

光栅测量技术在分步重复精缩机上的应用

前言利用光栅测量技术进行机械位移测量,在国内外早已获得了广泛的应用。近年来,由于激光干涉超精度伺服刻线机的出现,使光栅刻线精度产生了飞跃,又因莫尔条纹细分技术的迅速发展,使得莫尔条纹测量法和激光干涉测量法达到了互相媲美的程度。从某种意义上讲,莫尔条纹测量     

Ronchi光栅误差的数值仿真

为了解决光栅制造误差影响莫尔计量精度的问题,运用傅里叶光学理论和坐标变换方法给出了完整的莫尔条纹透光函数表达式,并用线性系统叠加理论对光栅误差函数进行模拟,再用得到的莫尔条纹模型对光栅误差进行仿真,获得了短周期误差和长周期误差的莫尔条纹波形,最后对误差仿真结果进行了分析和验证.结果表明,光栅短周期误差造成莫尔条纹信号波形出现高次谐波干扰,但数字滤波能有效消除其对计量精度的影响,而光栅长周期误差会严重影响光栅检测系统输出精度.     

位移式莫尔偏折测量方法的研究

本文讨论一种测量位相同步变化的物体信息的莫尔偏折法——位移式莫尔偏折法。通过试件的旋转或摆动用条纹的移动来反映光束的倾斜,用条纹的稳定性来判断光轴的重合。该法简单、精度高且易于实现自动测量。文章论证了其原理,分析了测量精度并阐述了几种典型的应用。     

多场景下结构光三维测量激光中心线提取方法

结构光三维测量技术是获得物体三维信息的重要途径,激光条纹中心线提取是影响结构光三维测量精度和速度的关键因素。提出了一种适用于多场景下结构光三维测量的激光条纹中心线提取方法,充分利用图像中激光条纹的几何信息和相关性生成自适应卷积模板,实现激光条纹图像的滤波和增强处理,使激光条纹横截面灰度值满足高斯分布;经灰度加权法实现激光条纹中心线的亚像素精度定位与提取。实验测试结果表明:该方法可实现多场景下形状、材质各异物体的条纹中心线提取,有效克服了激光条纹亮度分布不均、噪声干扰等影响,单幅图像处理时间缩短为0.107 s且相对误差减少到0.076 5%,有效提高了激光条纹中心线的提取精度和速度。     

红外光源参数对光电编码器信号的影响

红外发光管是光电编码器的重要组成部分,而光源参数对莫尔条纹信号的正弦性和正交性有直接影响,从而影响光电编码器的细分精度和分辨力。文中研究了其发散角、光源宽度对编码器的信号影响。首先,分析了光源对光栅信号光通量的影响,运用频域方法导出了透光特性函数;然后,分析了两种不同光源对同一码盘形成信号的影响;最后,应用Matlab仿真计算了莫尔条纹信号的对比度、正交性、正弦性。实验结果表明,使用两种不同光源的编码器精度相差达到30%,改进后的编码器高次谐波占比明显减少,信号稳定性好。因此研究光源参数对提取高质量莫尔条纹有重要意义,并为高精度编码器设计提供重要参考依据。     

基于莫尔条纹的三维物体相关识别

提出了一种新的基于莫尔条纹的三维物体识方法。用阴影莫尔法的装置,采用频域滤波的方法,得到物体的莫尔条纹。用受到物体表面高度调制的莫尔条纹图作为输入图像,用光学匹配空间滤波的概念来实现相关识别方法,根据输出的相关峰值大小即可判别不同的物体。因为物体的莫尔条纹是物体的等高线,体现三维物体特征的高度函数以莫尔等高线的形式编码于莫尔条纹中,因此基于莫尔条纹的相关识别具有本征三维识别的特点。计算机模拟试验结果证明了这种方法用于三维物体识别的可能性。     

莫尔条纹在印刷品加密信息中的再现研究

本文研究如何利用莫尔条纹原理解释图书加密信息的解密。首先设计加密再现实验装置,利用光学显微镜测量加密卡和解密卡光栅常量,用面探测器记录形成的莫尔条纹,从而得到了加密信息再现的实验结果,接着理论分析得到了莫尔条纹的周期公式,最后将改变解密卡与加密卡的夹角获得的实验结果即当夹角余弦值从0.948 8到0.999 4变化时,对应的莫尔条纹周期从0.38 mm变化到6.27 mm,与理论结果进行了分析对比,分析表明实验结果与理论分析一致,从而论证了莫尔条纹在信息解密中的应用,这有助于增进对莫尔条纹在信息安全和防伪领域中应用的理解。     

莫尔条纹在微小振动测量中的应用

微小振动的频率和振幅的测量在工程技术领域具有重要意义 ,本文提出利用动态莫尔条纹光电信号测量微小振动的频率和振幅的方法。由于莫尔条纹具有放大作用 ,采用对莫尔条纹光电信号的细分技术 ,测量精度可以做得较高。实验表明 ,振幅测量分辨率可达光栅常数的二十分之一以上。     

基于单幅干涉图的溶液浓度变化量测量

溶液浓度变化量的测量在材料、生物医学等领域具有重要的研究意义。为快速、非接触地测量溶液浓度的变化量,在马赫曾德干涉仪基础上构建测量光路,采用虚光栅莫尔条纹法处理含有浓度变化信息的单幅干涉图,借助对干涉图中溶液区域外部干涉条纹的分析,解决了常规虚光栅莫尔条纹法难以处理条纹密度分布不均匀的干涉图的问题。实验定量测得了NaCl溶液浓度变化量的分布情况。