激光波数扫描干涉相位解卷绕算法研究

激光波数扫描干涉技术作为一种具有微米级检测分辨率和微应变级测量精度的新型干涉图像测量方法,能够透视测量复合材料内部的微观结构信息,实现材料的高精度无损透视成像检测。作为干涉图像数据处理至关重要的环节,相位解卷绕技术能将干涉图像信息从卷绕相位展开为解卷绕相位,还原干涉图像的真实信息。在传统相位解卷绕算法中,为了避免在噪声区域展开相位时相位展开错误进而导致误差的大面积传递,往往在存在噪声的区域停止相位展开,使得解卷绕后的数据存在缺陷及视场较小的问题,甚至可能无法正常解卷绕。针对以上传统算法的问题和研究了Goldstein枝切法在相位解卷绕中的应用。通过对噪声区域进行残差点判断设置枝切线,绕过枝切线进行相位展开,在所有正常点展开后结合枝切线周边的相位信息对枝切线上相位点完成最后的解卷绕,从而实现相位更有效地展开,减少相位展开后的数据缺陷,增大展开视场,精度更高。     

光学测量玻璃纤维增强复合材料表面离面位移场分布

利用一种测量玻璃纤维增强复合材料表面力学特性的装置,通过激光波数扫描干涉的方法,高精度测量不同结构下加载前后玻璃纤维增强复合材料测试样件表面离面位移场分布。测量结果表明玻璃纤维增强复合材料样件在不同结构下,离面位移场整体分布都以加载点为中心向四周递减,其最大离面位移量与加载量基本成线性正比关系。该测量方法具有较高的稳定性及信噪比,测量精度高。该测量方法为玻璃纤维增强复合材料力学性能表征及无损检测提供了一种新型的技术平台。     

变曲率高聚物材料表面三维轮廓和变形场分布的同时测量

为测得变曲率高聚物材料的表面三维轮廓和变形场分布情况,构建一个基于条纹投影技术的三维测量系统,通过采用改进的标定方法实现对系统的高精度标定,然后利用标定好的系统对一块表面凹凸不平的EVA材料板进行表面轮廓测量,对该材料板施加一定作用的力使其产生形变后再对其进行三维轮廓测量,由变形前后采集到的数据经过分析得到该材料的变形场分布情况,从而实现了变曲率高聚物材料表面轮廓和变形场分布的同时测量.     

相位测量轮廓术用于皮肤表面纹理检测

皮肤表面测量技术是医学和化妆品研究领域很为关注的技术,采用相位测量轮廓系统对人手的皮肤表面进行三维高精度测量.高度方向测量精度±0.03mm,水平方向点阵分辨率0.05mm.可以迅速无创伤、舒适度高、反复对同一块皮肤进行观察和测量.因此相位测量轮廓方法应用于皮肤表面纹理的评定以及测量具有突出的现实意义.     

基于自适应迭代最小二乘的叶片后缘参数估计

为了解决燃气轮机叶片后缘轮廓参数辨识的难题,提出了自适应迭代最小二乘法.通过三维激光测量系统得到叶片后缘三维轮廓点云数据,测量精度±5μm,使用该算法对后缘所有截面进行拟合,拟合精度±0.001 mm.通过在不同程度高斯噪声下仿真后缘测量数据,对比分析了两种算法的拟合效果.自适应迭代最小二乘法对叶片后缘轮廓的高精度、高效率参数辨识有着重要意义.     

基于电流波数扫描的透镜三维轮廓信息测量

为了高精度测量透镜表面的三维轮廓信息,采用半导体激光器波数扫描的方法,通过控制激光的输出电流来控制激光的线性输出并扩大线性区,从而提高测量精度。对激光波数扫描系统进行了理论分析并建立了测量系统进行实验验证。在迈克尔逊干涉系统的基础上进行改进,在参考端引入1个参考光楔,通过2-D傅里叶变换可以在线监测输出波数变化,对干涉序列图像进行随机采样傅里叶变换,从而还原透镜表面三维轮廓。实验结果表明测量精度可达到20 nm。     

干涉法测量双层树脂基材料内部的压缩位移场分布

建立了基于迈克尔逊干涉结构的深度分辨倾斜激光波数扫描干涉测量系统,对双层树脂基复合材料样品的压缩位移场分布进行了测量及分析。首先,采用分布反馈(DFB)半导体激光器对双层树脂基复合材料样品进行波数扫描干涉测量;然后,采用随机采样傅里叶变换(RSFT)计算双层树脂基复合材料样品加载前后的相位差;最后,运用解卷绕算法对材料样品加载前后的相位差进行解卷绕,计算出各表面压缩位移场的分布。实验结果表明,压缩位移场分布的测量精度达到±100nm,深度方向的轮廓分辨率约为0.41mm,最大测量深度约为52mm。该方法能够准确测量出树脂基复合材料的压缩位移场分布,测量时不受树脂基复合材料内部切面弹性模量的影响,具有测量精度高,系统稳定,抗干扰能力强等特点。     

船体外板成型效果量化评价方法

传统船体外板加工过程中,钢板形状由工人利用手工卡样板或样箱进行检测,单纯依靠工人的经验主观评价成型效果,存在评价标准不规范以及评价稳定性较差的问题,为此提出船体外板曲面成型效果量化评价方法。该方法首先利用相同的坐标变换算法,对目标模型和钢板点云数据进行处理,使得目标肋骨线和钢板肋骨线能够在同一坐标系中综合分析。然后拟合每条肋骨线的最小二乘曲线,求取肋骨线关键点在该曲线表示下的曲率。最后对比分析目标肋骨线和钢板肋骨线的曲率分布情况,计算成型效果系数。通过广船国际船体外板加工过程的实际应用,表明该算法能够利用肋骨线代替点云数据描述钢板特征,综合分析肋骨线关键点的曲率信息,获得成型效果实现量化评价。     

家用电器控制器的技术发展展望

对压力式温控器,电子膨胀阀,电子温控器,双金属保护器和温控器国内外的技术现状及发展作了论述与剖析。结合长期的科研实践提出家用电器控制器技术发展前景及重点要解决的技术关键。