基于光学干涉法的光学元件表面粗糙度检测技术

为实现光学元件表面微小粗糙度的精准、详细检测,研究基于光学干涉法的光学元件表面粗糙度检测技术。该技术采用基于集成光学干涉成像技术对光学元件表面干涉成像,通过改进的Niblack二值化算法提取元件表面干涉图像条纹信息,并基于节点迭代的去毛刺方法细化处理干涉条纹,利用最小二乘方法拟合干涉条纹,获取最小二乘拟合直线得出评定基准,建立评定表面粗糙度的高度参数和间距参数的数学模型,完成粗糙度检测。测试结果显示:该技术干涉成像能力较强,生成的光学透镜元件干涉图像弧度与边缘较为清晰,可有效去除干涉条纹毛刺,检测光学元件表面粗糙度时的真正类率最大数值已达到1.0。     

探讨表面粗糙度光学测量方法研究进展

表面粗糙度在一定程度上影响着工件的性能,随着科学技术的不断发展,我国在机械、电子以及光学工业等方面也取得了傲人的成绩.但在机械、电子等快速发展的同时,我们如何更加精密的计算表面粗糙度,并且对于一些加工表面质量的过程有了更加严格的要求,从而提高了表面粗糙度测量的地位,测量表面粗糙度的方法被人们广泛研究.利用光学方法测量表面粗糙度,极大的提高了测量精度,同时也在一定程度上避免了人体接触,从而降低了受伤频率.本文接下来主要介绍了一些测量表面粗糙度的光学方法,根据其测量原理进行了一些进展研究.     

基于光纤传感器的元件表面粗糙度测量方法

元件表面粗糙度属于机械加工中体现元件表面微观形态的核心参数,提出基于光纤传感器的元件表面粗糙度测量方法,根据定位装置变换光纤传感器探头中定位与距离,光源传输的光纤以光纤束的形式直射到元件上,经元件表面轮廓调节后出现反射与散射,部分光纤经过接收光纤束与光电转换变成光纤传感器测量信号;为了去除光源光强干扰,通过补偿电路增大光纤传感器测量信号的完整性,通过完整的光纤传感器测量信号准确获取元件表面原始轮廓信号,再采用FIR滤波器去除光纤传感器所获取的元件表面原始轮廓信号中的噪声;并将降噪后的元件表面原始轮廓信号传输至单片机,单片机采用光学散射法计算元件表面微观粗糙度,获取光传感器测量的元件表面粗糙度信息。经验证,针对不同粗糙程度的元件表面,所提方法均可准确测量元件表面的粗糙度。     

用图像处理技术实现磨削三维表面粗糙度测量

三维（3D）测量方法较二维（2D）测量能更全面地反映零件真实形貌的几何形状信息, 其参数统计特性好, 具有稳键性。提出了基于数字图像处理技术的测量零件表面粗糙度的三维测量方法, 并构建了表面粗糙度三维测量系统。对从数码相机所采集的图像进行了中值滤波、灰度平衡、直方图变换增强等处理, 并计算了平磨加工的五种不同粗糙度等级试验样块的三维参量, 对其均值m, 方差σ, 表面均方根偏差Sq, 陡峭度Sku和轮廓算术平均偏差Ra相关性进行了讨论。试验表明, 平磨加工样块的三维参数m, σ, Sq随Ra值的增大而增大, 而参数Sku与Ra无明显相关性。     

三维表面形貌测量中的共聚焦显微成像技术研究进展

随着精密仪器制造和半导体加工产业的蓬勃发展,对微小结构表面形貌的观察和测量是现代科学研究的一个重要方向。激光扫描共聚焦显微成像技术因高分辨率、高信噪比和优秀的层切能力在三维表面形貌测量领域备受青睐。介绍共聚焦显微成像技术的基本原理,并对适用于三维表面形貌测量领域的共聚焦显微成像方法进行综述,包括共聚焦成像的不同扫描方法、不同探测手段及基于光谱的共聚焦成像技术。最后,对共聚焦显微成像技术未来的发展趋势进行展望。     

基于光学显微镜的三维成像技术

传统研究显微样本三维结构的方法是通过在显微镜下获取其二维图像进行观察和分析的,难以准确理解样本的三维结构.因此,研究显微三维成像理论、三维定量分析技术,具有很高的实用价值和重要的学术意义,该领域的研究也是显微信息学科的研究热点之一.针对不同显微样本的三维成像与处理问题,论文以多种光学数码显微镜作为硬件平台,系统、全面地开展了基于光学显微镜的显微三维成像、处理和分析方法的研究.重点研究了聚焦深度显微三维成像、显微双目立体成像、序列显微光学切片三维成像、连续物理切片显微三维成像测量等关键技术和系统实现.聚焦深度显微三维成像方法为解决显微成像景深有限的问题,研究了各种序列显微图像空域聚焦融合算法,对优选出的改进Laplacian算子图像融合方法,提出了基于深度图去噪处理等的优化改进方案,实现了序列显微图像的有效合成,扩展了显微照相的景深.在此基础上,实现了一套基于聚焦深度的显微三维成像测量显示系统.三维成像实验:以昆虫眼睛图像序列验证三维成像方法.昆虫眼睛图像序列原始图用MOTICDMBl显微镜,4倍物镜,冷光源外照射反射光成像,包括33幅不同聚焦层面的原始图像.三维成像效果达到一定实用要求.双目立体体视显微镜三维成像为改进传统光学体视显微镜实现立体显微三维成像,根据计算机立体视觉原理,提出了一种基于光学数码体视显微镜的显微立体表面成像、测量系统方案.针对该系统特点,提出使用线性标定模型来标定立体视觉系统.为解决光学显微立体图像的匹配问题,从所研究的两种匹配算法中,优选出新序数测度匹配法.基于上述方案和算法,实现了一套基于光学数码体视显微镜的显微立体表面成像、测量软件系统.三维成像实验:以某航空材料断口表面显微三维立体成像为例验证该三维成像方法,材料断口表面显微图像采用本研究设计的双目立体摄像MOTIC K500MBGG体视显微镜,16倍物镜,冷光源外照射反射光成像,包括2幅左、右光路采集的原始图像.三维成像效果达到一定实用要求.序列光学切片显微三维成像为解决显微荧光三维成像去模糊的问题,研究实现了最近邻、线性去卷积和最大期望光学切片去模糊复原方法,分析总结了上述三种算法的性能和优缺点,给出了各算法适用的条件.在此基础上实现了一套序列显微光学切片三维成像系统.三维成像实验:为说明光学切片三维去模糊效果,以Confocal获取的显微荧光细胞三维图像为例,本序列图像由MOTIC集团提供,共16层图像,各层图像上有一些模糊效果,经EM去模糊算法50次迭代,一定程度上去除了模糊效果,然后用体可视化方法显示.显微物理切片三维成像研究了生物组织序列切片图像的三维重建和测量方法,根据连续组织切片的特点,提出用上、下层切片图像间存在的对应结构特征部分作为控制点,采用2次多项式进行几何校正、配准.对当今国内、外体视学界广泛认同的三维粒子测量计数方法一双层切片法(Disector)原理进行了分析,提出在计算机图像分析系统上,设计实现自动双层切片体视测量和三维成像方法.三维成像实验:以大鼠肝门部胆管微血管切片图像序列为例验证该三维成像方法.本序列图像选自与解放军总医院肝胆外科一同合作的"大鼠肝门部胆管微血管的三维重建"实验,总共有16幅经空间配准后的不阿层面的大鼠肝门部胆管微血管厚切片序列图像.三维成像效果满足医学研究需要.     

主动式光学三维成像技术

主动式光学三维成像技术具有非接触、快速、精确等特点,其主要成像方法可分为三角形测量法(包括结构光法和相位莫尔法)、基于被动式的主动式成像法和飞行时间测量法三种。分别介绍了这些方法的基本原理和特点,并在最后进行了总结和展望。     

表面粗糙度的激光及相关在线测量方法

随着机械加工自动化程度的提高 ,对表面粗糙度在线测量提出了越来越高的要求。目前 ,为了提高生产效率和实现生产的自动化 ,生产过程中实时检测愈加受到重视。传统的触针测量法 ,由于测量速度和测量条件的原因 ,不适于在线检测。光学测量方法近年发展很快 ,它是一种非接触测量法。根据测量原理可以归纳为干涉测量法、聚焦测量法、散射测量法、散斑测量法四种。本文重点介绍了这些技术进行表面粗糙度在线测量的原理和目前的研究结果。并对这些方法发展前景进行了分析和预测     

基于光学法表面粗糙度的测量研究进展

表面粗糙度是机械加工中描述表面微观形貌最常用的参数,随着现代工业对表面粗糙度精度的要求越来越高,提出了许多新的测量方法特别是光学法.介绍了测表面粗糙度的光学方法:聚焦法、干涉法、散射法和散斑法,分析了它们各自的原理和优缺点及研究概况,在此基础上提出了一种新的光学测量方法--计算机纹理分析方法.     

光学三维轮廓测量技术综述

三维物体表面轮廓测量是获取物体形态特征的一种重要手段。本文分类讨论了光学三维轮廓测量中所采用的技术，介绍了各种技术的基本原理及特点，并重点描述了以相位测量方法为基础的几种典型光学轮廓测量方法，为今后正确和广泛应用三维传感技术提供了参考。     

人体外形三维光学测量方法的研究

提出了人体外形数据光学非接触测量的新方法。采用栅光源入射测量人体尺寸,CCD摄像机得到有变形的轮廓条纹图像,应用透射投影方程建立数学模型,根据图像推导出条纹的空间三维信息计算条纹的长度。与其他三维物体光学非接触测量方法相比,具有测量速度快、在视场区域内不需要机械扫描便可得到被测人体表面的外形尺寸、图像处理容易、受噪声影响小及计算方法简单。详细讨论了CCD摄像机参数的标定,给出了实验结果,分析了误差产生的原因。     

光学法检测超精加工面表面粗糙度的新进展

本文针对超精加工面的测量特点,介绍近年来光学法检测表面粗糙度的进展。     

多层衍射光学元件的特性分析

对采用不同材料多层衍射光学元件的衍射效率进行了分析.通过建立双层衍射光学元件的位相分布函数,实现了宽光谱范围内高衍射效率的多层结构设计.可见光波段设计结果表明多层衍射光学元件可在整个光谱范围内获得大于96%的衍射效率,克服了传统单层衍射元件衍射效率低的缺点,使衍射元件在混合光学系统中,特别是在可见光波段,充分发挥其校正色差、热差及提供非球面度的优势,从而实现体积小、重量轻、像质优越的光学系统.     

三维任意曲面光学元件的超精密加工

随着光机电一体化的发展,在摄像机、小型CD唱机等家电产品和以激光打印机、复印机为代表的各种办公室自动化仪器中,使用许多光学元件,这些光学元件的非球面化正在迅速发展.它们由传统的球面透镜改变成非球面镜,从光学设计的角度来看,这意味着可以减少透镜数量.也就是说它具有如下优点:①光学系统变得轻而小型;②光学系统的安装调整容易.另外,如果利用非球面透镜,在光学性能方面产生图像变形小,因此,可迅速提高成品的性能.     

一种表面粗糙度非接触快速测量的新方法

照射在样品表面的激光束随着表面粗糙度的不同,反射光密度分布将不同;表面粗糙度增大时,反射光密度将被扩展。本文根据这一原理,提出一种使用激光束快速测量表面粗糙度的无触点光学法。通过测量反射光密度分布曲线的半宽度,由高斯曲线系数的标准差计算表面粗糙度。文中给出了测量结果。     

车载式北斗光学三维成像系统技术研究

本文论述了车载式光学成像系统的定位原理,在此基础之上,设计实现车载式北斗光学三维成像系统,该成像系统通过北斗高精度接收机实现成像系统的中心点位置解算,并辅助惯导设备实现成像系统姿态信息解算。通过对比试验,分析说明北斗高精度定位在光学三维成像中发挥的重要价值及成像系统优化方向。北斗定位传感器与光学传感器的有机结合,对提升光学图像信息的有效获取、特定目标的精准感知意义非凡。