基于数字全息的三维面形测试

三维面形测量一直是质量检测和逆向工程等领域的重要研究课题。基于双曝光数字全息干涉术的原理,设计了数字全息记录测试装置,实现了三维面形的非接触测量;基于双光源法,在物光路采用垂直光轴方向移动透镜的方法,代替了直接倾斜反射镜改变照明光束倾角的方法,实现了对物体面形的不同灵敏度测量。基于相移干涉术的原理,实现了四步数字相移法,省去了压电位移器、位相控制器等硬件,简化了装置,从而实现了数字全息三维面形测试。实验表明,该方法操作简单,测量精度高,并且简化了测试光学系统,其在照明光束角度改变量Δβ=0.0382°时的精度可以达到2μm。     

无透镜傅里叶变换数字全息记录与再现

为了有效的记录和再现物体的数字全息图,搭建了无透镜傅里叶变换数字全息装置.根据传统全息理论,分析了无透镜傅里叶变换数字全息的记录、再现原理和实验要点,并进行相应的数字图像处理.结果表明:采用无透镜傅里叶变换数字全息术可以很方便的显示物体的再现像,同时记录物体的振幅和相位信息.此法操作简单,尤其在微小物体的三维形貌测量上将有着非常重要的作用.     

基于SPI的三维物体变形测试

本文在SPI测量变形物体三维位相的原理上,选用马赫-泽德干涉系统,提出了用一个干涉图法,实现了散斑干涉图三维位相测试的新方法。用CCD分别接收物体变形前后的散斑图,将两幅散斑图相减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,一个干涉图法可减少震动对测试结果的影响,精度容易达到λ/10。     

基于CCD、EALCD的数字全息再现研究

提出一种新的数字全息再现方法,将电耦合器件CCD与电寻址液晶EALCD相结合用于数字全息的再现.不仅避免了传统的全息记录材料显影、定影等过程,也避免了材料非线性记录等缺点,并可以实现普通的数字全息较难实现的基于位相移法的三维测试.为了验证该方法的实用性.对CCD记录的傅立叶变换全息图和计算机生成的傅立叶变换全息图的再现进行了实验研究,实验结果表明,CCD与EALCD相结合,不但可以实现数字全息图的光学再现,而且可以实现全息图的实时再现,可应用于数字全息干涉测试.     

数字全息关键技术研究

数字全息术开辟了全息术的新纪元,但实现数字全息术需解决许多关键技术。本文以CCD和EALCD为数字全息基本器件,从理论上和实验上研究实现数字全息的关键技术,即如何使光学系统满足时间相干度、空间相干度、空间带宽积、光束偏振度、条纹对比度、分辨率条件和物距条件,以达到高精度全息测试;并基于这些条件,设计了数字全息测试系统;应用该系统,实现了高清晰度数字全息再现。基于数字全息信息的数值特点,利用计算机技术,采用了Laplacian算子滤波,提高了干涉条纹的对比度,从而为提高测试精度提供了高对比度的干涉图。     

数字全息的研究进展

介绍了数字全息的基本概念和原理,以及在动态测量上的应用,分析了目前消除数字全息再现物体图像时零级光影响的常用方法,重点介绍了相移技术.为提高再现物体图像质量,还介绍了光学超分辨在数字全息中的应用.     

基于调焦法的同轴压缩全息重建质量的提高

为了满足重建质量的要求提出了一种基于调焦法的同轴压缩全息层析重建方法,通过该方法进一步提高同轴压缩全息层析重建技术的重建质量。首先介绍了基于调焦法的同轴压缩全息层析重建方法的原理以及实施步骤;其次通过实验验证了该方法的可行性。由测试实验表明:采用基于调焦法的同轴压缩全息层析重建法可进一步提高压缩全息的重建质量;对于80μm的特征信息的物体,采用该方法实现了重建结果归一化强度值提高60%。     

数字全息显微术应用于微器件的测量研究

利用数字全息显微测量的方法进行微器件测量,以实现微小形变或者微小位移的测量,继而进行反馈调节,实现实时监测.在学习数字全息的基本理论的基础上,建立无预放大数字全息显微测量系统,对MEMS微器件进行测量.基于菲涅耳近似的再现算法编写了数字全息再现的程序,用频谱滤波的方法对全息图中对图像质量有严重影响的零级项、孪生像进行了有效的抑制,从而使成像质量得到提高,最终获得了其再现三维轮廓,刻槽深度为160nm,栅距为430μm.     

数字全息图再现的有关参数选取

数字全息的再现过程是以数字的形式在计算机中完成的,对全息图有关参数的选取影响着数字全息再现像的结果。基于菲涅耳衍射理论和数字全息再现的原理,通过编程进行仿真实验,深入探讨了再现光波长、全息图像素元大小和再现距离等3个主要参数对再现像的影响。仿真实验结果表明,只要这些参数的取值处在合适的范围内,即可得到满足一定要求的清晰再现像。     

全息摄影技术的实验研究

采用漫反射的方法,在安静和噪声2种不同环境下,考虑物光与参考光之间夹角、曝光时间、显影时间等各种不同情况对规则和不规则的2种物体分别进行拍照,得到全息摄影技术的最佳实验条件,即物光与参考光夹角介于30°～50°;曝光时间在10～20 s;显影时间在30 s之内,要视显影液配置的时间长短,最好不要超过1 min.不规则物体拍摄时,物体与全息底片之间的距离越近越好,一般在2～3 cm;规则物体与底片间距离可在8～10 cm.该实验为全息光栅的制作、全息干涉测量等实验提供较有力的实验支持.     

基于数字测量技术的桥梁监测及预警系统

为了弥补传统测量手段在监测桥梁整体变形和长期实时监测的不足,克服基于单目视觉的数字摄影技术无法监测桥梁三维变形的缺陷,提出图像匹配-时间基线视差法。在适当位置布设观测站,架设数码相机,在距离数码相机不远处布设参考点组成参考平面,使得参考平面与摄影方向垂直,在桥梁上布设观测点。根据图像匹配-时间基线视差法求得变形点在物平面上的二维变形值,再利用三维变形监测原理将物平面上的水平变形分解到沿桥梁方向和垂直于桥梁方向,从而求得桥梁的三维变形。结果表明:桥梁变形点的监测精度在物平面上的X方向上为0.72 mm,在Z方向上为1.16 mm,能够满足变形监测的精度要求。凤凰山路桥在X, Y, Z以及综合方向上都表现出较好的弹性,且最大的正负挠度的绝对值之和为7.57 mm≈(1/8)×(L/1000)(桥梁挠度的容许变形),桥梁的健康状态良好。桥梁监测及预警系统能够实现数据获取、传输、存储、处理,以及结果展示一体化,且变形曲线图能够直观展示桥梁结构的变形走向,有效的预警潜在的危险。     

基于数码相机的土三轴试样变形的数字图像测量

将数码相机用于土三轴试样变形的图像采集，提出了一种基于数码相机的土三轴试样变形的数字图像测量方法．通过与常规土三轴试验测量结果对比，说明了该方法的可行性和优越性，它不仅可以克服常规三轴试验方法中存在的诸多缺陷，而且具有较高的测量精度，是一种简单、有效且有广阔发展前景的测量方法．     

基于相移法的复杂表面物体体积测量系统

基于相移法测量原理建立了完整的物体体积测量系统。采用CMOS相机进行图像采集,使用相位差为π2的彩色编码光栅获取三维形貌,通过像素点面积乘以每点的高度,之后将每点对应的体积进行积分,从而得到物体的体积。使用LabVIEW软件作为开发平台进行数字图像处理,LabVIEW支持并行,提高了测量速度。图像处理采用中值滤波,并引入MATLAB软件进行辅助运算。实验结果表明,系统能快捷有效地实现三维形貌的获取,测量体积的相对精度在2.2%以内。     

基于CPLD直接测频法的数字频率计设计

基于直接测频法原理,利用CPLD可编程器件EP1K50QC208-3设计了数字频率计.数字频率计主要有主板及显示两大模块.软件部分采用VHDL硬件描述语言进行设计,最后实现在LED数码管上显示频率为1~999 999 Hz的数字频率计.该设计方法与传统的测周期法系统相比,具有测频精度高、速度快、范围宽等优点.     

Digitalization Modeling System for Constitutive Relation of Geomaterial

1 Introduction The classic theory of plasticity for metal is just a particular case of the general constitutive model for geomaterials[1]. It’s very difficult to acquire an effective constitutive model because its validity rests with many characteristics of geomaterials. It’s very difficult to make certain deformation of specimens in conventional soil tri-axial compression tests because some disadvantages exist in the experiment principles, approaches and instruments [2–3]. The axial deform…     

改进的电子散斑干涉法

电子散斑干涉法在处理大面内位移物体时,因变形前后散斑场失配,相关性消退,干涉条纹严重退化,导致体现变形的相位信息无法准确获得.针对该问题,将二维数字散斑相关法引入电子散斑干涉法中,由散斑相关法探测导致散斑失相关的二维面内位移场,用数字的方法将失配散斑场进行再对准,使干涉条纹恢复.用离面位移敏感电子散斑光路得到离面位移,再与散斑相关所得的面内位移场相结合,可以求得物体三维位移.最后,对周边固定、中心加载典型试件进行了测量,结果表明该方法是合理可行的.     

用数码相机测量斜拉桥拉索模型的变形

结合数字近景摄影测量技术的优点及斜拉桥拉索变形的特点,利用普通数码相机对斜拉桥拉索模型的变形进行非接触式测量。考虑到相机光学畸变的直接线性变换,在确定变形平面的基础上,利用单张相片求解目标点物方三维坐标。介绍了实验的整个过程,包括控制点布设、相片拍摄、参数求解、变形平面确定、拉索上目标点变形值计算等。通过对已知点检验证明了用本文方法得到的变形测量精度能满足对桥梁模型进行分析研究的要求。