一种用于复杂形面测量的三维检测系统研究

提出了一种复杂形面的三维检测系统－－交叉光轴投影光栅系统。该系统结构简单，方便实用。本文详细论述了该系统的相位测量原理，物理面形与所求相位之间的关系。最后给出了基于该系统的实际测量结果，并分析了误差。     

自身相位噪声测量的分析

本文分析一种不需要参考（标准）信号源的相位噪声测量系统，该系统在被测通道里插入窄带晶体滤波器滤除被测信号的大部分噪声，作为参考信号再与被测信号进行比较，实现了信号源自身相位噪声的测量．本文还介绍一种自动相位噪声谱测量装置     

先验知识辅助的条纹投影动态三维形貌测量

为改进条纹投影动态三维测量系统性能,根据动态物体三维形貌测量的特点提出了两步法测量方案：1)通过测量运动前物体或CAD模型,获得物体初始三维形貌及二维图像中特征点对应的三维坐标;2)进行物体运动变化过程的三维测量。通过检测动态图像中的特征点,根据二维、三维坐标对应关系计算物体不同时刻的运动参数,再由初始形貌估计出物体的近似形貌,以此来计算该时刻条纹图的近似相位。然后结合该近似相位及实际条纹的截断相位计算得到展开相位,最后获得该时刻物体的三维形貌。与时间相位展开法相比,该方案在相同测量精度下提高了测量速度;而与空间相位展开法相比,该方案在相同测量速度下提高了测量可靠度,并且不受条纹不连续影响。采用DLP投影仪和高速摄像机搭建了静态、动态双模式三维测量系统,实现了1280×1024点及70 f/s的三维形貌测量。实验结果表明该方案不但可以对刚体运动物体进行测量,而且对非刚体运动物体,只要其形变引起的条纹变化不超过半个周期也能够测量。同时,提出的方法对相邻时刻物体位姿变化有较大的容限。     

一种非接触式三维形貌测量系统的设计与应用

根据投影栅相位法的基本原理，设计一套包括系统标定、数据采集、三维测量和结果显示等功能的非接触式三维形貌测量系统。与其他测量系统相比，该系统的数据采集过程只需0．5s完成，减少了外界环境和物体本身对测量结果的影响；该系统还可以实现物体表面任意两点的空间直线段测量、体积测量和表面积测量，使测量功能由二维上升到三维。     

相位噪声测量软件的优化与扩展

针对美国惠普仪器公司在相位噪声测量领域较高水平的一套相位噪声测量软件进行了优化及功能扩展，应用于组建相位噪声的自动化测量系统，提高了原有软件的自动化程度和工作效率。     

基于双目立体视觉偏折术的标定

相位测量偏折术(PMD)是近几年在光学测量领域内普遍使用的一种非接触式的高精度测量方法,而系统几何标定是相位测量偏折术获得高精度测量的先决条件。由于LCD显示屏位于摄像机的视野之外,增加了标定的困难,本文提出的基于双目立体视觉的相位测量偏折测量系统,通过姿态转换几何标定方法进行系统标定,标定左右两个摄像机与LCD显示器之间的相对位置关系,并通过实验验证了该标定方法的可行性和准确性。     

大型镜面大误差范围相位恢复在位测量研究

研究了一种基于相位恢复技术的新型镜面测量方法,用于测量大型光学镜面研抛加工过程中较高较陡的面形误差,为光学镜面加工中误差收敛的过渡阶段提供可靠的定量在位测量方法。文中构建了基于离焦光场的相位恢复测量系统并设计适用于大误差检测的相位恢复算法。分析了各种误差因素以及系统测量精度以及测量范围。对一面口径150mm球面反射镜进行了在位测量实验。相位恢复测量与干涉测量结果一致。理论分析和实验都表明该方法切实可行,检测范围和相对精度满足加工要求,具有良好的应用前景。     

测量系统存在幅值和相位误差时准确测量频率响应函数的方法

给出了一种在测量系统存在幅值和相位误差时准确测量频率响应函数的方法，导出了频率响应函数测量系统的系统函数一般表达式；确定了测量系统误差特征函数，并以此为基础消除了测量系统误差对测量结果的影响。实验结果表明，该方法行之有效，并具有一般性。     

基于衍射光栅的二维纳米位移测量技术

提出了一种基于正交衍射光栅作为测量基准元件的二维激光干涉测量系统.利用正交光栅的空间对称级的衍射光进行干涉,基于多普勒效应,采用偏振检测的方法获得相位相差90°的干涉信号.通过光电检测把获得的正弦和余弦信号进行相位细分,系统可在平面二维方向上实现纳米级的分辨率.该系统相比其他干涉测量系统,测量结构紧凑,环境因素对其影响较小,可应用于较大行程的平面微位移精密检测.     

相位噪声测量系统能力验证中发现的问题

相位噪声是时间频率计量的基本参量。近20年来,我国先后引进了多台HP3047/3048A、E5500系列、PN9000等型号的相位噪声测量系统,集中分布在航天、航空、电子、兵器、邮电、海军、总装等部门。对于这种大型、精密、复杂的测量系统,国外也没有量值传递标准,只是对系统做功能性测试。但对同一传递源进行测量时,不同的相位噪声测量系统得到的相位噪声测量结果可能存在较大的离散性。     

位相测量轮廓术中相移误差和最佳相移次数的研究

位相测量轮廓术是三维面形测量的一种重要方法,它采用的离散相移技术要求精确的相移,在实际系统中不可避免地存在着相移误差,它将导致计算位相和重建面形的误差,本文利用已建立的三维面形仿真系统,定量研究了不同线性相移误差下所引起的位相误差和面形误差大小,本文还讨论了应如何选取最佳的相移次数,本文的工作可为实际测量的校准提供理论数据,对实际测量工作具有指导意义。     

采用光栅投影的三维测量方法

提出一种新的三维坐标测量方法,该方法基于光栅投影、相移和三角测量等测量方法。与传统的光学测量方法不同,测量系统采用两个CCD相机记录投影光栅,减小了测量误差,提高了测量精度。测量实验结果在各个坐标上的精度分别为?靘,?靘,?8.5靘,总体精度优于20靘,证明了该方法的先进性和可行性。     

白光相移干涉中频谱对测量精度的影响

在相移干涉中有时采用白光干涉来扩大深度测量范围,白光光源的使用,缩短了光束的相干长度,降低了测量精度。本文从干涉理论出发推导了白光相移干涉法测量三维表面形貌的计算公式,通过数值积分的方法分析了干涉光频谱对测量精度的影响。分析表明,在白光相移干涉测量中表面形貌的测量精度与中心波长和频谱宽度有关,白光频谱越宽,测量精度越低,中心波长越大,测量精度越高。     

动态波前相位的高分辨率测量

动态波前相位信息测量是大气光学，气动光学和激光技术等领域的重要实验手段。提出了一种具有高的时间和空间分辨率以及长的测量持续时间的动态波前相位测量方法。应用Ｈａｒｔｍａｎｎ－Ｓｈａｃｋ波前传感器获得高空间分辨率的相位信息，采用高帧频ＣＣＤ摄象机获得高时间分辨率图象数据。     

准外差干涉计量算法分析及应用

采用最小二乘方法，在更一般的意义下推导了准外差干涉计量的相位计算公式，提出了测量误差与采样方式、采样次数、信噪比及相位漂移的关系，提出了相位算法选择的基本依据。建立了准外差全息干涉计量系统，能对条纹图进行全场、高精度、全自动的定量分析；将其应用于实际物体变形的测量之中，给出了实验结果。     

基于复Morlet小波的相位分析

针对基于结构照明的三维面形测量中的位相展开问题,提出了基于复Morlet小波分析的直接从条纹中提取自然相位的算法,并对其进行了理论分析、计算机模拟和实验,研究证明了可行性.该方法从一幅条纹图像中不需要进行相位展开就能够得到准确的相位分布方法,并且避免了传统相位方法所必须的复杂相位展开过程.当待测物体变化率比较大的时候,用传统傅里叶方法恢复得到的误差是-3～3 rad,而采用本文方法得到的误差是-2.5～0.5 rad,且对于顶部平坦部分基本没什么误差.对比分析表明,本文方法的精度要高于传统傅里叶方法.     

激光散斑引起象强度中心漂移的计算机模拟

本文对这个基本不确定度进行了计算机模拟研究，所得模拟曲线与Ｒ．Ｇ．Ｄｏｒｓｃｈ，Ｇ．Ｈａｕｓｌｅｒ等人的研究基本一致。此外，还对基本不确定度与表面粗糙度的关系，基本不确定度与成象系统点扩散函数内所包含的相关单元的关系进行了研究。     

脉冲调制下相噪测量的环路设计和定标方法研究

在窄脉冲调制下相位噪声测量的定标过程中,通过采用PRF滤波器提取主谱线技术,对主载频差拍频率的波形进行了还原,使定标过程较之传统方法简便快捷。在脉冲调制状态下的锁相环路设计中,采用PRF滤波器消除PRF谱线,避免锁相环路难以锁定或者偏锁,另外通过提高环路增益等方法解决由于窄脉冲调制造成的环路锁定能力降低。应用以上技术的脉冲调制波相位噪声现场测量装置分别以不同的环路带宽对不同占空比下的脉冲调制波源的相位噪声进行了测量,证明了上述方法的可行性。     

便携式激光表面粗糙度测量仪

介绍了一种基于光散射原理的便携式激光表面粗糙度测量仪。它采用半导体激光器光源，以元心光路结构接收、处理经粗糙表面调制的散射光带，成功地解决了粗糙度测量精度高低与测量范围大小相矛盾的问题。仪器结构简单、操作方便、测量效率高，精度能满足生产实际的需要。     

移相干涉仪环境微扰的外差检测及信号处理

对环境微振动干扰进行补偿可减小移相干涉测量的误差,其中振动量的检测是实现振动补偿的前提。以声光调制器作为光学移频器,在移相式平面干涉仪中组合成外差干涉测振系统,可以实现光程差微小变化(范围为0到1/2波长)的实时检测。在外差信号处理中采用单片RF/IF相位测量芯片直接对两路40MHz模拟信号进行比相,简化了通常使用的数字测相方法,其精确测相的典型非线性值小于1度。用该系统实际测量了周期性振动和地面冲击振动对干涉仪的影响,获得了干涉仪所受微振动的幅度和相位。