结构光场的非正弦性对调制度测量轮廓术精度的影响

在采用结构照明的调制度测量轮廓术中 ,条纹的调制度对测量精度具有重要影响。本文讨论了结构光场的非正弦性对条纹调制度测量的影响并给出了影响规律 ,即相移次数为L时 ,只有n =mL± 1次谐波会对调制度产生影响 ,调制度误差频率为L倍基频频率 ,实验验证了这一规律的正确性。本文的工作对调制度测量轮廓术具有重要意义。     

同步扫描的调制度测量轮廓术三维面形重建算法

基于三角法的结构光三维测量技术具有较高的精度,但投影光轴和观察光轴之间的夹角在测量过程中可能产生遮挡和阴影,需要通过两次或多次不同方向的测量和拼接解决。与三角测量不同,基于调制度测量的三维面形测量方法采用了垂直测量原理,将投影光轴和观察光轴重合,从而摆脱了基于三角测量原理的光学三维传感方法中阴影、遮挡等限制。对一种连续相移和垂直扫描的调制度测量轮廓术三维面形重建算法进行了研究,分析了这种类型的结构光扫描条纹的特点,基于这种特点介绍了几种同步扫描的调制度测量轮廓术提取调制度及三维重建算法,比较了几种算法的特点,实验表明采用适当的三维面形重建算法,可以在垂直测量的模式下实现115 mm深度测量范围,对被测面积为120 mm×120 mm检验平面测量,标准差可达0.19 mm。     

用频谱仪测量电视调制度

本文简述了电视调制度的定义及常用的测量方法。根据作者的经验提出了用频谱仪测量电视调制度的方法并分析了测量原理及给出了计算方法。     

复合相位测量轮廓术研究

最近提出了一种只投影一幅复合光栅就可测量物体三维面形的复合相位测量轮廓术（CPMP），其中复合光栅是由四个不同频率的载频分别调制与其方向垂直的四帧相移条纹并叠加形成的。本文对CPMP在理论及实验上进行了进一步的研究，并将之与相位测量轮廓术（PMP）进行了比较分析。结果表明对于高度连续变化的物体的动态测量，CPMP具有较大的应用前景。这对于复合相位测量轮廓术的进一步应用具有实际指导意义。     

基于相移与调制度比的结构光三维面形垂直测量方法

为了兼顾调制度测量轮廓术的测量速度与测量精度,提出了一种新的基于相移与调制度比的调制度测量轮廓术方法。使用一个由柱面镜和普通投影镜头组成的特殊投影系统,将竖直与水平两组相移正弦光栅依次投射在测量区域,柱面镜使两种光栅条纹的"像面"分离,两"像面"之间构成测量区域。利用相移算法得到两组正弦条纹在测量区域的调制度分布,并建立两种条纹的调制度比与实际物理位置的映射关系。测量时,将待测物体放置于测量区域,并根据物体表面两种条纹的调制度比与物理位置的映射关系,即可重建物体的三维面形。通过对实物的测量实验验证了所提方法的可行性。     

基于傅里叶变换的调制度测量轮廓术

提出基于傅里叶变换的调制度测量轮廓术这一新的光学三维测量方法。这个方法不用测量位相,而是测量正弦条纹的调制度。运用此方法时投影方向和探测方向一致,可避免在FTP和PMP中存在的阴影、遮挡等问题。     

基于调制度比的光学三维测量轮廓术

复杂物体的快速三维测量是光学三维轮廓术的难题之一.提出了基于调制度比的光学三维测量新方法,设计了基于共轴光路的测量系统.理论分析表明,在几何光学近似下,物体表面一点调制度比的对数与该点的高度成正比,因此可以用调制度比作为物体高度的载体.通过标定建立高度与调制度比的查找表,测量时利用CCD在两个不同的位置分别获取物体表面的光栅信息,利用傅里叶变换方法计算相应物点的调制度并计算比值,根据调制度比值通过查找表得到相应物点的高度信息.该方法采用共轴光路,有效避免了阴影和遮挡问题;采用调制度比作为物体高度测量的载体,只需要两幅光栅图就可以得到物体的高度信息,具有测量快速的优点.对高为79.51 mm的台阶测量的相对误差为0.86%,实验结果证实了该方法和系统的有效性.     

基于三角形分布光栅的相位测量轮廓术

相位测量轮廓术凭借其高精度、非接触的优点在现代生活中受到了极大的重视,但其应用却受到正弦光栅复杂制作工艺的限制。根据相位测量轮廓术的基本原理,提出了基于三角形分布光栅的相位测量轮廓术。同正弦光栅相比,三角形分布光栅的制作工艺相对简单,更具有实用意义。对这两种方法的精度进行了比较和分析,并分别在无噪声的理想情况和有噪声的实际情况下,分析了光栅周期、条纹对比度以及物体最大高度对测量精度的影响。通过计算机模拟与实验表明,基于三角形分布光栅的相位测量轮廓术具有较高的精度和可行性。     

调频立体声广播调制度监测系统的设计与实现

文章介绍了调频立体声广播的基本原理,分析了在频域内测量调制度的方法.通过这种方法,提出了基于Xilinx公司Spartan-3A DSP系列的XC3SD1800AFPGA芯片的监测系统设计方案.该方案用硬件方式实现了FFT算法和Cordic算法,完成信号从时域到频域的转化,并利用频谱分析法准确地测量出广播调制度.     

一种用线阵CCD测量物体表面三维轮廓的新方法

提出了一种用线阵CCD对物体三维轮廓进行测量的新方法,通过矩形光栅离焦投影,产生正弦光场,利用线阵CCD对物体进行扫描采样,采用三步相移技术进行相位解调,对物体三维轮廓进行测量,重点分析讨论了用线阵CCD对物体三维轮廓进行测量的原理和特性,并给出了试验简图及实际测量结果。     

双曝光数字全息三维变形测试

全息三维变形测试在军事、工业测试中有重要意义,而传统的全息术由于记录、显影、定影、再现、复位等条件使其应用受到限制。文中应用CCD 实现了数字全息,不仅避免了传统全息显影、定影等过程,也避免了全息材料非线性记录等缺点,并基于双曝光全息干涉术和四步相移法原理,实现了数字相移,取代了传统的应用压电位移器等机械相移法,实现了物体的三维变形测试。由物体变形的二维等高线图和三维立体图,可判读物体变形的大小、变形的方向和变形的形状。大量的实验表明,该方法不仅简化了全息干涉测试的光学装置,而且具有操作简单,测试精度高,其精度容易达到1 /10 波长。     

Stabilization of femtosecond mode-locked Ti:sapphire laser forhigh-accuracy pulse interferometry

We propose a method of long-term stabilization of the repetition rate and the spectral envelope in a femtosecond mode-locked (fs-ML) laser pulse by a simple control method without modifying the laser cavity configuration. The effectiveness of the repetition-rate-stabilized fs-ML laser was evaluated in a long-optical-path (LOP) pulse interferometer with a short reference arm. The resulting accuracy in the LOP pulse interferometer was improved to one-seventh that of a free-running fs-ML laser. Moreover, the stabilization of the spectral envelope was estimated to suppress the fluctuation in the phase and group indices of an object under testing by 1/50, which can increase the measurement accuracy in pulse interferometry. The simple and practical stabilization method provides a means to increase the application of pulse interferometry using the fs-ML laser     

基于白光倾斜扫描干涉术的微结构测量方法

针对白光垂直扫描干涉技术由于测试系统中物镜视场和移相器的行程限制,使其不能进行较大横向范围的测试.本文使用白光倾斜扫描干涉术代替垂直扫描,以扩展其横向测量范围,提高测试效率.基于纳米测量机(NMM)搭建了测试系统,由NMM代替传统的压电陶瓷(PZT)带动被测物体进行倾斜扫描.分析了倾斜扫描的测量原理,针对本系统提出了倾...     

基于误差椭球的激光测量系统的不确定度分析

为了对3维激光扫描技术的测量精度做出评估,以激光雷达测量系统为研究对象,基于误差椭球理论建立了测量系统的点位误差模型;依据点云平面误差椭球的分布特性,提出了点云拟合平面的不确定度模型,用于评估与拟合平面关联的尺寸测量精度;通过对箱体类物体高度的测量实验,获得了实际测量不确定度,并与模型仿真结果进行了对比。结果表明,该模型可较准确地估算出高度的测量不确定度,从而验证了其有效性及实际意义。     

莫尔偏转法测量相位物体的研究

本文从几何光学和傅里叶光学中最基本的公式出发,推导出用莫尔偏转法测量相位物体的基本公式,为用莫尔偏转法测量相位物体提供了处理实验结果的理论依据,并对轴对称火焰温度分布进行了实测。     

双波段比色精确测温技术

非接触红外辐射测温具有响应速度快、准确、便捷等优势。为实现中低温(50~400℃)物体温度的精确测量,根据双波段比色测温原理,搭建了双波段比色测温试验系统。首先对试验系统所用的试验器件进行精确标定,得到拟合曲线,用多种插值算法对曲线进行校正。然后,用设定温度的面源黑体作为试验目标来进行试验温度数据采集。实验结果表明:搭建的双波段试验系统不需要知道目标发射率,也能较为精确地得到中低温物体的真实温度。当系统标定置信度为0.95 时,物体的标准偏差在3℃以内。验证了搭建测温系统的正确性,实验装置的搭建对中低温物体真实温度的精确测量具有重要的研究意义。     

基于双时域傅里叶变换的相位测量算法

提出了一种双时域傅里叶变换相位提取算法。通过把一段具有两个干涉周期的时域光强信号分成多段一个周期的子段,通过两次使用傅里叶变换把相移器引入的相移频率和其他干扰频率分离出来,模拟和实验结果都证明了该算法在不提高系统复杂性和大幅度减少数据获取量的前提下显著提高了系统抗干扰能力,该方法从采集到待测物体相位的提取,完全无须人工干预,有利于实现自动化。     

基于傅里叶变换去隔行图像的动态3维面形测量

为了解决动态面形测量中隔行扫描CCD相机记录动态物体表面变形条纹图像存在缺陷的问题,提出了傅里叶变换去隔行算法,即把隔行扫描CCD获取动态物体的错位模糊帧图像分成两个单场图像,分别对每一单场图像进行傅里叶变换去隔行处理,再利用条纹分析法重建对应时刻的3维面形。理论分析得出单场傅里叶变换去隔行图像与对应的准确满帧图像相同的结论。结果表明,该方法可以很好地恢复条纹和重建物体,且简单实用,可用于基于空间相位检测、相位测量轮廓术、傅里叶变换轮廓术等条纹分析方法的动态物体3维测量中。     

基于单摄像机的物体位置和姿态变形测量研究

结合大型结构变形测量的折线摄像测量方法,针对单摄像机测量物体位置和姿态变形的方法进行了研究,重点介绍了基于物空间共线方程的正交迭代算法,提出了目标函数奇异值分解(SVD)求解算法中出现错误的根源,并基于VC++开发平台实现了健壮性和实用性更好的四元数求解算法,最后对单摄像机位置姿态变形测量的精度进行了数值仿真和实测实验的验证。实验表明,当测量距离为3 m、视场大小为0.8 m×0.6 m时,分辨率为1 600×1 200 pixel的单摄像机测量姿态角变形的精度可以达到20"。     

基于FFT的散斑干涉术测物体变形

在SPI测量变形物体三维位相的原理上,提出了用一个干涉图法,基于二维FFT实现了散斑干涉图三维位相测试的新方法。选用马赫-泽德干涉系统,用CCD分别接收物体变形前后的散斑图,将两幅散斑图相减可以得到变形物体的散斑干涉条纹图。应用MAT LAB软件编程对散斑干涉图进行二维FFT运算,获得变形物体的三维位相。由三维位相分布可以判读物体的三维变形,进而为后续分析物体的三维应力奠定基础。实验表明,该方法简单、速度快,精度可达到λ/10。