复合光栅投影的相位测量轮廓术

本文提出一种利用复合光栅进行相位测量轮廓术的方法,将三个有一定相移的条纹合成一个彩色光栅,用此光栅进行投影完成相位测量轮廓术.该方法具有单帧测量、无相移误差的优点.文中给出了理论分析和计算机模拟.     

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。     

一种主动修正投影光栅提高在线三维测量精度的方法

提出一种发散照明中主动修正投影光栅周期的方法。基于Stoilov算法的相位测量轮廓术(PMP)在线三维(3D)测量技术采用发散照明时,参考平面光栅像周期发生变化,会变成不等周期分布,从而降低在线测量精度。针对这一问题提出了一种主动修正投影光栅周期的方法,利用静态PMP分析参考平面截断相位分布,采用迭代算法逐步修正投影光栅的周期,使投影到参考面的光栅像具有良好的等周期性分布;同时避免对系统参数进行测量和计算的繁杂工作。实验验证了该方法的正确性,能有效提高在线3D测量的适应度和测量精度。     

采用二元编码的正弦光栅提高PMP测量速度和精度的方法

利用误差扩散方法产生二元编码正弦光栅可以消除数字投影仪的非线性对投影光栅正弦性的影响,且能充分利用基于数字光处理技术(DLP)投影仪中数字微镜的二元高速开关特性,高速投影二元编码正弦光栅。投影仪分辨率不足会导致电子二元编码正弦光栅正弦性下降,从而影响测量精度。先对比了两种典型误差扩散编码算法:Floyd-Steinberg距离加权和Sierra Lite"蛇"形扫描获得的光栅的正弦性。然后针对目前DLP投影仪产生频率较高的二元编码正弦光栅时,二元编码正弦光栅的正弦性较差的问题,提出了两种改善方法:1)利用柱透镜卷积作用,在栅线方向上对二元编码正弦光栅进行平滑;2)组合多帧具有不同微结构的二元编码正弦光栅,来减小二元编码正弦光栅的误差,保证相位测量轮廓术(PMP)方法的测量精度。所提方法充分利用了DLP投影二值图像的高速特性,又明显改善了由于DLP分辨率有限导致的二元编码正弦光栅的正弦性较差的问题,实验验证了这两种方法的有效性。     

复合双频光栅轮廓术研究

对于存在突变的不连续物体的测量,使用低频光栅时物体面形能够恢复,但测量精度不高;使用高频光栅时不连续部分的轮廓细节能够清晰的恢复,但存在相位包裹现象而出现截断相位.据此,提出将2种光栅的优点融和在一起的方法:首先设计适合的低频光栅在物体的突变部分产生一根条纹,使低频光栅产生的相位不需进行相位展开;然后由2种光栅的频率比值及高频的截断相位来确定高频光栅所产生的条纹的整数级数n2(x,y);最后求出高频的展开相位,从而高精度地恢复不连续物体的高度信息.计算机仿真结果表明了理论分析的正确性.     

基于双频复合光栅投影的陡变物体三维面形测量

针对复合光傅里叶变换轮廓术(CFTP)对于陡变物体其单一的调制频率难以满足相位展开与解相精度对频率的不同要求,提出一种包含两个调制频率的复合光栅投影方法。与CFTP相比,本文方法用低频指导高频进行相位展开提高解相精度,相邻两载波通道间交流分量的频谱混叠程度明显降低,并且同样达到π相移技术将测量范围扩大3倍的效果。模拟和实验均验证了本文方法的有效性。     

光栅投影三维轮廓测量及关键技术分析

说明了光栅投影三维测量技术的原理；就国内外的研究和应用状况，对三维测量中的关键技术，如相位测量，解相位，数据配位和拼接，系统结构的调整和标定等进行了分析综述。     

光栅投影相位测量轮廓术在SMT锡膏三维检测中的应用研究

该文研究采用光栅投影相位测量轮廓术实现锡膏三维测量,选择合适的硬件设备搭建了锡膏三维测量实验系统,采用四步相移法进行锡膏三维测量.实验结果表明,该文所设计的锡膏三维测量实验系统采用光栅投影相位测量轮廓术能够重建锡膏三维信息,可以达到锡膏三维检测精度的要求.     

基于正交双频光栅投影的在线三维检测

提出一种用于在线三维检测的正交双频光栅。光栅在原单频条纹正交方向引入一高频条纹,用于提取调制度信息,完成检测过程中的像素匹配。解决了测量中像素匹配和相位计算对光栅频率要求不同的问题。同时高频条纹的引入不影响低频条纹求解相位,在相位求解过程中无需滤除高频条纹,避免了频谱滤波对相位精度的影响。模拟和实验均验证了所提方法的有效性。     

光栅投影三维形貌测量方法及发展趋势研究

随着科学技术的高速发展,越来越多的领域提出了对物体三维尺寸进行测量的要求.本文首先系统地阐述了光栅投影三维形貌测量方法的基本原理、主要优缺点及应用范围,随后对其发展方向和研究热点进行了探讨.     

基于锁相循环投影的三维曲面光学检测

由一组规则栅线投影到物体表面的变化光栅,采用锁相循环解调算法解调出含有物体表面高度信息的相位。该技术的最大优势是不需传统的相位去包裹,利用该算法对二维栅线图扫描确定相位,给出了一个典型试件的实验结果和分析。     

双频虚拟光栅投影三维测量技术

莫尔三维测量中的傅里叶变换轮廓术(FTP)采用单一频率进行测量,存在着由于待测物体高度变化率过大引起的相位解调困难问题。为解决该问题提出了利用双频虚拟光栅投影的三维测量方法。通过双色光干涉同时形成双频虚拟光栅,将双色干涉条纹投影到被测物体上得到被物体形貌调制的变形彩色干涉条纹。变形的彩色干涉条纹经过光学接收系统成像在彩色CCD探测器上。彩色CCD探测器所接收到的是双色光通道复合的变形虚拟光栅图。通过色度学方法对同一幅彩色变形虚拟光栅图的不同色光通道进行分离,并对分离后的双频虚拟光栅调制图进行综合。既兼顾了效率,又有效地解决了被测物体高度变化率过大引起相位解调困难的问题。     

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。     

三步非定步长相移轮廓术研究

移相式相位轮廓术的关键在于相移量的检测、提取。只有正确地提取出相移量才能提高测量的精度，降低测量系统的复杂性。在对非定步长相移轮廓术研究的基础上，提出了一种新的投影栅相位测量方法——三步非定步长相移法，只需相移光栅两步并获取66幅条纹图，即可完成非定步长解调相位的工作。该方法无须精确的相移器，计算过程相对简单并且速度快。并且给出了与Kong-Kim算法实验及计算结果的比较，证明该方法具有较高的精度。     

应用三步相移法的三维面形测量

提出一种基于三步非定步相移的三维面形测量方法。首先将投影仪投出的光栅进行预校正,保证投到参考面的条纹为标准的正弦条纹。测量时,由投影仪投影三幅等相移量的光栅到待测物体表面,CCD相机对应采集三帧变形条纹图,由相位计算模型提取相位。最后通过高度映射公式恢复待测物体的三维面形。该方法有较好的抗噪性能,在噪声较大情况下,仍能进行测量,为动态在线测量奠定了基础。模拟及初步实验均验证了该方法的可行性。     

基于“2+1”相移算法的正交复合光三维测量方法

提出一种基于"2+1"相移算法的正交复合光栅投影三维测量方法。用2帧相移量相差为π/2的正弦光栅加1帧背景光代替传统正交复合光栅相位测量轮廓术(OCGPMP)中3帧等相移正弦光栅,并将受背景项调制的载波频谱放在受2帧正弦相移光栅调制的载波频谱中间,由于背景项只有直流分量对载波的调制,与相邻调制载波交流调制成分不会发生频谱混叠,从而拓展了两相移光栅的载波频谱宽度,有效减少了频谱混叠,降低了相位测量误差。计算机仿真和实验结果表明,该方法将测量精度提高到传统OCGPMP的1.74倍。     

激光光栅显微投影法表面微观形貌测量系统的研制

本文研制了基于激光光栅显微投影法的表面微观形貌测量系统。该系统由激光器 ,CCD ,两个显微物镜 ,图象采集卡 ,计算机和数据处理软件组成。两个显微物镜一个用来将光栅进行缩小投影到被测物体的表面上 ,形成被被测物体表面高度所调制的条纹 ;另一只显微物镜则将被调制的条纹图像成像到CCD的靶面上 ,CCD采集的图像输入到计算机中进行相关计算而得出被测表面的微观形貌。本文介绍了该系统的测量范围和分辨率计算方法 ,并对实验数据进行了可靠性分析。结果分析表明 ,该系统能可靠地测量物体的表面微观形貌。