光栅投影三维测量系统中标定技术的研究

相机和投影仪的标定精度决定光栅投影三维系统的测量精度。提出一种改进的标定方法。该方法在逆向相机模型的基础上对投影仪进行标定,利用相位编码法进行绝对相位展开,避免相机标定误差的引入,在标定过程中减少投影仪投射图案的数量,使标定操作更加简单、快速。在系统的标定过程中,利用投影仪投射的垂直、水平两组光栅图像,建立其与相机图像的对应关系,进而求得标志点圆心在投影仪图像上的像素坐标;然后利用带有径向畸变的相机模型对投影仪进行标定;最后进行系统的立体标定,确定相机和投影仪间的相对位置关系。实验结果表明所提方法切实可行。     

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。     

虚拟光栅三维形貌测量的小波数字低通滤波器

采用一种基于小波数字滤波的正交解调算法，用于三维形貌测试系统中的相位分布计算，文中考察了基于软件相移的相位计算，以及空域均值滤波和小波低通数字滤波的结果，得出由一副单帧变形光栅图可迅速，精确地重建物体的三维形貌，文中给出了计算机仿真和真实的螺旋浆叶片的实测结果。     

基于虚拟相位靶标的光栅投射三维测量系统标定

采用虚拟相位靶标方法实现光栅投射轮廓测量中三维空间坐标的标定,探讨了X、Y方向和高度Z方向标定的原理与关键技术,并对虚拟相位靶标进行了试验研究。实验结果表明：采用该方法只需要1个参考面图像序列就可实现X、Y方向坐标标定,简化了现有标定方法中至少需要采集2个图像序列的繁琐过程,而且标定后X、Y方向误差仅为0．1mm和0．2mm,高度Z方向的误差最大不超过0．2mm,标准偏差不超过0．040mm。     

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。     

相位测量轮廓术中投影光栅的快速自校正

针对数字光栅投影的相位测量轮廓术系统,提出了一种投影光栅快速自校正的新方法。在实际测量条件下,严格约束测量系统间的几何位置是不现实的。因此,参考平面上的光栅条纹常表现为梯形畸变和周期展宽畸变,传统的标定过程难以完全消除。针对这些问题,设计了一种基于空间变换的投影光栅快速自校正方法。校正过程发生在投影仪光栅输出之前,与现有的补偿校正算法相比无需计算单像素点相位误差且不局限于特定相位计算方法,简单快捷,可在数秒内完成校正。在光栅投影三维轮廓测量实验中证明了该方法的有效性。     

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.     

双频光栅轴向平移法测量透镜的象差

本文介绍用全息双频光栅沿透镜光轴平移,由剪切干涉图上等光程干涉点位置来测量透镜的球差、色差等象差的方法。实验结果和透镜设计数据二者符合得比较好。该方法具有直观和方便的优点。     

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.     

用投影全息干涉条纹测量物体三维面形

在以往投影测量三维面形的装置中,其产生激光干涉投影条纹的装置较大,且干涉条纹较容易受外界的影响而漂移和抖动,影响测量结果精度的提高,本文提出用离轴全息干涉条纹替代投影法的激光干涉仪投影条纹,并将其用于实际测量中,实验结果表明：该方法产生干涉条纹的装置简单,且不受外界振动的影响,光能利用率高,易于移相和解调,这使得三维形貌检测精度高、速度快、实用性更强。     

一种虚条纹相移算法在结构光三维测量中的应用

相移法测量三维轮廓具有原理简单、计算速度快等优点。然而此法至少需要采集3幅以上干涉图像,且在实际操作中由于很难产生绝对的相移量而给测量带来误差。应用虚条纹相移算法只需要采集一幅图像便可恢复出物体的三维轮廓,其基本手段是先获得原始图像的基频值f0,根据此频率通过计算机生成具有π/2相位差的两虚条纹图像cos(2πf0x)和sin(2πf0x)。然后分别与原始图像进行混叠,将混叠后得到的图像进行低通滤波,再结合相移算法恢复出原始物体的三维轮廓。此法既保持了相移法本身的优点又解决了其需要采集多幅图像以及无法实现绝对相移的问题。另外低通滤波本身的去噪特性给在非陡变物体测量中高频噪声的去除带来方便。     

基于虚拟仪器的精确测频方法研究

针对某型导弹测试设备电路板频率信号的精确测量问题,采用虚拟仪器技术,介绍了一种基于离散傅里叶变换（DFT）的交流信号频率测量方法,并针对其存在的不足推导出了精度更高的自适应递推傅氏测频算法。应用虚拟仪器技术对上述测频方法进行分析比较,实验结果表明,递推傅氏测频算法消除了DFT的栅栏效应,抗干扰性好,测量误差小于0.01 Hz,测量精度得到很大提高。     

一种提高复合光栅实时三维测量精度的方法

提出了一种采用组合滤波窗提高复合光栅实时三维测量精度的新方法,通过对复合光栅相位测量轮廓术(PMP)原理的分析,发现当从采集的变形复合光栅中解调相移变形条纹时,解调精度与滤波窗的选择有关。通过对几种常见滤波窗函数的分析和比较,设计了一种将汉宁窗和矩形窗相结合的新型滤波窗。由于组合窗的滤波精度与物体频谱分布情况(面型情况)有关,在复合光栅三维实时测量中,对频谱成分适中的Peaks函数物体进行数字模拟,得到测量该类物体所需的组合窗口优化参数分布图,用得到的理论数据指导处理频谱成分适中的实物实验,有效提高了复合光栅实时三维测量精度。数字模拟和实验均证实了该方法的有效性和适用性。     

基于布拉格光纤光栅谐振频率的实时测量

分析了一种基于布拉格光纤光栅(FBG)的高效方便的谐振频率检测系统。布拉格光纤光栅作为传感器粘贴在悬臂梁表面探测其振动,密集波分复用器(DWDM)作为波长解调器件通过透过率曲线获得布拉格光栅反射光的相对中心波长位移。通过计算机处理数据采集卡采集的实时信号获得悬臂梁多阶谐振频率。结果显示,在与传统的加速度传感器测量谐振频率进行比较时,两者结果很好地吻合。光纤光栅传感系统测得所需的1~4阶悬臂梁谐振频率在频谱上的信噪比均大于20 dB,系统的应力动态测量精度为2.45×10-9ε/Hz,表明该系统能够有效地测量谐振频率。     

基于虚拟仪器技术的测试系统设计

信号测量可以直接利用专用的测试系统,也可以利用计算机技术构建虚拟测试系统来完成.介绍了利用虚拟仪器测试信号的实现方法,提供了一种基于虚拟仪器技术的测试系统设计.     

基于虚拟仪器技术的拉伸流变仪测量系统的研究

为了测试聚合物熔体拉伸性能,设计了基于虚拟仪器的拉伸流变仪测控系统。运用虚拟仪器的设计方法,利用可视化图形编程环境,实现了多功能虚拟仪器软面板。该系统硬件配置简单、软件设计灵活、图形界面友好。将虚拟仪器技术应用于拉伸流变仪,可使系统柔性强,数据移植性好,信息管理和处理能力强大,使用方便并能获得更多信息,使其性能得到大幅度提升。     

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。     

基于光栅成像投影的微位移检测方法

提出了一种基于光栅成像投影的微位移检测方法，利用光学傅里叶变换原理给出了具体的理论分析。准直激光束照明的光栅通过一个4f系统成像投影在被测物体表面上，光栅投影经过被测物体表面反射后由另一个4f系统成像在探测光栅上。探测光栅由一个透镜组成像在光电探测器上，其中采用由起偏器、光弹调制器和检偏器组成的偏振调制单元对探测光强进行调制。通过在4f系统的频谱面上设置滤波光阑，在光电探测器上获得了与被测物体的微位移成正弦关系的光强变化，检测出光电探测器上的光强变化即可以获得被测物体的位移量。实验验证了该检测方法的可行性，其重复测量精度小于25nm(1σ)。