干涉法测量端面长度标准中条纹图的自动处理技术研究

本文介绍利用激光干涉与数字图像处理技术以及应用ＦＦＴ分析干涉条纹方法分析并解决测量端面长度标准中条纹图的处理技术,应用这种方法不但提高了测试过程的自动化程度,而且大大地提高了测量结果的精度。     

采用干涉条纹纹影法的轴对称温度场测量

温度场作为一种状态监测参数,在大型工业装备状态监测领域有着广泛应用,纹影法作为一种流场可视化方法,是进行空间温度场测量的有效手段。传统纹影法一般通过直接测量光线偏折角重构空间折射率场,进而解算温度场,然而光线偏折角一般非常微小,直接测量会产生较大的测量误差。因此,本文提出一种采用干涉条纹的纹影偏折角放大方法,从而提高空间温度场重构精度。首先,测量激光通过双缝后将形成干涉条纹以代替传统背景纹影法的随机散斑图案;接着,通过视觉的方法测量干涉条纹穿越非均匀温度空间后所产生的条纹偏移,并基于该偏移量解算光线偏折角;然后,通过阿贝尔逆变换的方法解算空间折射率场的分布情况,进而获取空间温度场,最后,通过仿真与实验对本文所提方法的有效性及测量精度进而了验证。实验结果表明：与传统的背景纹影法相比,温度场重构误差下降约30%。本文所提的干涉条纹纹影法可有效提高纹影测量精度,拓展纹影温度测量的应用范围。     

高精度单幅干涉图自动处理方法

目前有很多对于动态单幅干涉图的处理方法,如空间载波相移法、FFT方法、直接位相测量法等。但在自动处理和提高精度方面有很多局限,比如实现预处理过程无效点识别和剔除的自动化,以及各种方法在精度方面所固有的限制。鉴于低实验需求、较高的精度和可靠性,FFT已成为单幅干涉图研究的重点方法之一。现采用形态操作减去背景的域值处理方法实现了对有效区的提取,并修正了基于FFT的边缘极值点为圆点的条纹外插算法,避免了条纹错位,很大程度上克服了边界效应,从而提高了FFT处理的精度。     

条纹图的图像处理方法

条纹图中的条纹反映了被检测物体的信息,条纹分析技术在全息干涉技术,散斑干涉技术、莫尔技术中起着重要作用。本文研究和提出处理条纹图中条纹的一些方法,并给出了理论分析和模拟实验结果。     

基于阈值判定法的白光干涉仪自动扫描技术研究

为了解决实际操作中人工寻找干涉条纹费时、不准确和干涉扫描范围难以精确确定等问题,提出了一种自动扫描技术,实现了白光干涉仪的自动对焦和干涉扫描范围的自动确定。该技术采用全新的基于图像灰度方差变化的方法。首先,计算图像灰度方差变化比值;然后,将该比值与预先设定的阈值进行比较,判断干涉条纹初始和结束位置;最后,根据这两个位置自动确定干涉扫描范围。实验证明:当阈值取0.5时,采用粗精双级结构的白光干涉仪能在3min内准确完成1.2μm被测高度的自动扫描过程,约是手动调节速度的两倍。该技术提高了白光干涉仪的自动化水平及使用效率。     

激光干涉测量中条纹计数的CPLD设计及实现

使用CPLD设计并实现了采用干涉条纹进行测量的光学测量系统中的计数电路部分,取代了传统的多元件分立的电路设计,达到了很好的效果,满足了光学干涉测量准确快速测量的要求。此分析适用于一般条纹计数系统。     

激光干涉准直技术的研究

针对传统激光准直技术的缺陷,介绍了一种基于楔形光学玻璃板的激光干涉准直技术的工作原理、软硬件设计、软件细分原理及其特点,给出了系统的主要技术指标,实现了系统的高精度、数字化和小型化.     

采用频谱分析技术的干涉条纹判读法与应用

采用频谱分析技术的干涉条纹判读法与应用庄其仁（华侨大学电气技术系）０引言干涉测量技术已在光学测量仪器中得到广泛应用，随着计算机技术的发展，干涉条纹的傅里叶变换也有了新的应用，如采用条纹分析的傅里叶变换技术作距离测量的波长位移干涉测量术［’ｊ。本文介绍...     

基于干涉条纹的光谱仪光谱标定方法研究

为了在光学相干层析(optical coherence tomography,OCT)系统中实现快速精准标定光谱仪的光谱带宽和确定光谱横坐标的变化规律,提出了用干涉条纹标定光谱带宽和确定波长非线性分布规律,从而实现了光谱仪光谱标定。先用单频激光确定了某一特定波长在CCD中像素点位置,然后根据光程差与干涉光谱周期数之间的关系确定了光谱仪的光谱带宽范围;再运用多项式函数拟合干涉光谱,将光谱强度平滑处理并对干涉条纹的峰值间距做了插值处理。根据峰值间距与波数的比例关系,确定了波长在横坐标的分布规律。两个对照实验结果表明,运用该方法标定的光谱带宽误差在±0.15 nm以内,标定误差优于传统汞灯等标定方法。研究结果表明:光谱横坐标校正后明显提高了系统分辨率和信噪比,因此验证该标定方法是可行的。     

用虚光栅移相莫尔条纹法测量小球面曲率半径

随着近代光学、光通信等领域的迅猛发展,光学元器件的微小化已成为一个重要的发展趋势.球面是微小光学元件常见的一种面形.研究了一种基于虚光栅移相莫尔条纹术测量小球面曲率半径的方法.实验以Askania环形球径仪配备的曲率半径为17.92mm的标准凸球面样板为例,利用干涉显微镜拍摄了一幅含有载频的被测球面非接触干涉图,通过运...     

对变线距光栅干涉测量中的环形条纹的分析

变线距光栅能够自动聚焦和消像差,在同步辐射装置、激光核聚变装置上有着广阔的应用前景,本文用干涉法测量变线距光栅的密度,设计并给出了实验中的光路,发现了环形的干涉条纹和变化规律,分析了这些现象产生的原因,产生明显的环形条纹的必要条件首先是变线距光栅的线密度单调变化的,连续增加或连续减小,其次要光栅的刻线是弯的,第三虚栅的密度接近待测光栅的整数倍,由于元件位置偏差,检测用的平面波会变成球面波,也会产生环形的干涉条纹,但是这种效应可以忽略.预言了类似双曲线的干涉条纹.通过对条纹运动规律的分析,可以在初步测量中定性分析光栅密度的变化趋势,从而为进一步测量做准备.     

圆锥量规锥度的高精度光学干涉法测量

针对超精密数控机床对圆锥量规锥度高精度测量的需求,研究了一种将“大数”和“小数”相结合,准确测量圆锥量规锥度的方法.介绍了锥度测量系统的基本原理及组成,给出了实验测量结果,分析了测量系统的不确定度.该测量方法利用最大分度间隔误差为0.10〞的多齿分度台构成高准确度分度系统保证测量“大数”部分的准确性,采用激光偏振干涉装...     

轮胎胎面参数在线检测系统研究及应用

为了提高汽车轮胎生产过程中对胎面尺寸的测量精度,针对移动中的橡胶胎面设计了一种测量轮胎胎面参数的在线检测系统。选用3D激光传感器,根据传感器获得的坐标数据绘出胎面横截面轮廓,基于B样条曲线拟合方法,通过特征点测量计算胎面横截面数据;选用CCD图像传感器,设置两端基准线,根据现场亮度采用可调光源控制器,并采用OSTU算法对图像进行二值化处理,基于像素数和实际的尺寸存在线性对应关系,可获得胎面长度。现场实验结果表明,该测量系统的横截面参数测量精度小于1 mm,长度测量精度小于2 mm,能够满足生产工艺的测量要求,可实现胎面参数的在线动态测量,该测量系统具有安装方便、运行稳定等特点。     

激光自混合干涉角度测量参数优化及旋转方向判别

对反射旋转体引起聚焦激光自混合干涉信号位相与旋转角度的非线性关系进行了研究,提出了一个实验参数的优化方法来降低该非线性效应引起的非线性角度测量误差。重新评估了自混合干涉角度测量在测量范围扩大后的物理近似条件,从理论上分析了实验参数给角度测量带来的误差影响并进行了模拟仿真,提出了利用该非线性关系判别反射体旋转方向的方法。最后,进行了激光自混合干涉角度测量实验并给出若干个实验参数条件下分别得到的角度测量结果。实验结果表明,实验参数优化后,角度测量误差大幅减少;在最优情况下,比未优化方法的测量精度提升了一个数量级,可达10-5 rad,证明了提出的实验参数优化方法和反射体旋转方向判别方法的有效性。实验结果还显示,使用提出的方法在提高测量范围的同时仍能进行高精度的角度测量,从而进一步拓宽了基于反射体旋转引起的激光自混合干涉效应的应用范围。     

硬质合金微型钻头激光自动测量系统的研究

针对微型钻头生产批量大、被测尺寸小、测量精度高的特点,研究出一套激光自动测量系统。该系统包括激光测量、CPU数据处理、PLC控制3大部分。系统的主要特点是采用激光信号转换的脉冲宽度比值法进行测量,有效地消除了测量仪器、环境变化等因素对测量精度的影响。     

线性调频激光自混合干涉双通道微位移测量方法研究

为了满足工程中一些特殊二维位移测量需求或提高位移测量效率,建立了结构简单紧凑的激光自混合干涉双通道位移测量系统。首先,基于三镜法-珀腔模型给出自混合干涉系统的数学方程。其次,在弱反馈条件下施加线性电流调制,依据自混合信号频率和外部物体距离的线性关系,当两个物体到激光器距离不同时,频域会呈现两个独立的谱峰,分别对其进行相位解算,从而实现自混合双通道位移测量。然后,数值模拟生成了双通道激光自混合信号,根据全相位频谱分析技术对自混合信号两个谱峰的相位进行估算,重构了两个物体位移曲线,给出了仿真验证。最后,搭建了实验系统,进行了自混合干涉双通道位移测量实验,并给出实验测量结果。实验结果表明,该系统可以完全区分两个运动物体,位移测量相对误差优于8.42%。线性调频激光自混合干涉可以实现任意运动规律的双通道位移测量,通过继续分光其测量通道数仍可进一步增加。     

基于图像处理的连铸板坯测控系统

本文介绍了基于计算机图像处理连铸板坯长度测量和切割控制系统的硬件构成和软件功能。讨论了摄像机参数标定方法和系统测量误差。     

Laser interference fabrication of large-area functional periodic structure surface

Functional periodic structures have attracted significant interest due to their natural capabilities in regulating surface energy, surface effective refractive index, and diffraction. Several technologies are used for the fabrication of these functional structures. The laser interference technique in particular has received attention because of its simplicity, low cost, and high-efficiency fabrication of large-area, micro/nanometer-scale, and periodically patterned structures in air conditions. Here, we reviewed the work on laser interference fabrication of large-area functional periodic structures for antireflection, self-cleaning, and superhydrophobicity based on our past and current research. For the common cases, four-beam interference and multi-exposure of two-beam interference were emphasized for their setup, structure diversity, and various applications for antireflection, self-cleaning, and superhydrophobicity. The relations between multi-beam interference and multi-exposure of two-beam interference were compared theoretically and experimentally. Nanostructures as a template for growing nanocrystals were also shown to present future possible applications in surface chemical control. Perspectives on future directions and applications for laser interference were presented.