基于虚拟参考面方法的高反射曲面三维形貌测量

针对常规光栅条纹反射三维形貌测量方法中对实际参考面的需求,提出了基于虚拟参考面方法。在系统标定阶段,通过向标定用平面镜投射一幅特殊标记的棋盘格图像,将其在平面镜另一侧成的虚拟像所在的平面定义为虚拟参考面。根据虚拟参考面上各点与编码光栅条纹相位间的对应关系,经计算可直接得到测量所需的两垂直方向的参考相位分布,从而无需在工件测量前首先对实际参考面进行相位提取操作。与常规光栅条纹反射三维形貌测量方法相比,由于避免了对参考平面测量的需求,本文方法获得的参考相位分布,在保证测量精度的同时提高了测量速度,降低了测量的复杂性,有利于系统的集成化。搭建了光栅条纹反射三维形貌测量系统,采用基于虚拟参考面的光栅条纹反射方法对超精密加工平面镜和组合台阶的表面形貌进行测量,建立相位偏移与被测工件表面梯度的对应关系,由梯度恢复工件表面高度,测量精度达到50μm左右。     

基于光栅相位偏折的高反射曲面三维形貌测量

针对高反射曲面零件的三维形貌测量,提出基于迭代的光栅相位偏折测量方法,通过建立相位偏折信息与工件表面梯度和高度的对应关系,采用结合区域波前重构和路径积分的三维重建算法,由梯度恢复被测工件表面形貌.实验结果表明,该方法可实现对大面形或曲率较大的高反射曲面三维形貌的测量,测量范围达到150 mm× 150 mm×20 mm,测量精度约为40 μm.