基于干涉原理的高精度直线度误差测量

将空气劈尖产生的等厚干涉与CCD图像处理技术相结合,提出了一种测量连续空间直线度误差的新方法。此方法利用待测工件的直线度误差改变空气劈尖顶角,并用一元线性回归方法对CCD的像元序号与所接收到的干涉条纹光强极值序号之间线性关系进行拟合,进而确定出空气劈尖顶角大小。由导出的直线度误差与空气劈尖顶角之间的关系,用最小包容区域法对工件的直线度误差进行了评定,评定结果为8.11±0.62μm。测量结果表明,新的测量方法是可行的,而且测量系统具有精度高、应用范围广的特点,也可应用到锥角、圆度误差等其他几何量的精密测量中。     

电子散斑干涉技术的精度研究

通过电子散斑测量离面位移的实验研究,对电子散斑干涉计量的测量精度进行了评估,分析了误差来源并提出了提高该技术测量精度的措施。     

透明介质厚度的散斑法测量

本文提出了用激光散斑技术测量透明介质厚度的方法,导出了试件厚度与散斑位移的关系式,并进行了比较实验和误差分析。     

数字散斑相关技术最优光照条件研究

研究了光照条件对数字散斑相关技术(DSCM)测量精度的影响,获得了数字散斑相关计算最优的取值参数及光照条件。通过分析DSCM测量理论模型,获得误差与空间频率和平均灰度梯度的关系式,通过计算机模拟数字散斑图像,确定了最优散斑尺寸、最佳拟合窗口和计算窗口。实物实验中引入GSI编码技术,精确地标定了刚体位移,并对不同光照条件下的DSCM测量结果进行了误差分析,结果表明散斑图像的空间频率和平均灰度梯度与光照条件成规律性变化,并与理论分析结果一致。研究结果表明,DSCM测量的最优光照强度为8000 lx,此时图像平均灰度梯度高,DSCM测量精度高。     

数字散斑的边缘相关测量法

利用数字激光散斑图像测量物体的形变和微小位移是一种新兴的非接触测量方法,为提高测量速度,通过对数字散斑相关测量方法(DSCM)和激光散斑图像的特点进行研究,提出一种针对数字散斑图像的边缘相关测量法(DSMC)。该方法把移动前后的激光散斑图像像素在单方向上求和,使整幅图像的能量集中在边缘上,然后使用边缘上所形成的一维数列,通过插值和相关的方法求解激光散斑图像的位移。而激光散斑图像的位移可以反映出物体的位移或形变。理论和实验证明了该算法可行,可以大大节省数字散斑相关测量中数据处理的时间而不影响计算精度,因为此算法的运算精度主要取决于插值点的个数和散斑图像自身的综合误差。     

基于频域数字散斑相关方法的面内微位移测量

使用传统数字散斑相关方法对物体面内微小位移进行测量时,由于受到噪声影响和算法本身的局限,会出现测量精度低、数据处理速度慢等问题。针对以上缺点,应用频域数字散斑相关方法,通过散斑记录和MATLAB软件编程,实现了物体面内微小位移的测量。这种方法不但弥补了传统数字散斑相关方法的不足之处,而且简化了一般光学测量过程中的反复调校过程。理论分析及实验结果表明,应用频域数字散斑相关方法测微位移的系统结构简单、处理速度快、精度高,能够达到微米级,相对误差小于1%。     

离面位移数字散斑干涉系统测量材料内部缺陷

为了实现对材料内部较深层缺陷的大小和深度的检测,采用弹性理论分析并结合离面位移数字散斑干涉实验的方法,分析了含内部缺陷试件的离面位移分布,并给出了理论解。同时用数字散斑干涉和数值仿真得出试件的离面位移,将3种方法得到的离面位移及其1阶导数的分布做了对比,由对比结果可知,理论、实验及仿真得到的结果非常吻合,并对误差做了分析。从实验得到离面位移的1阶导数可获得缺陷的大小,结合理论计算出缺陷的深度,二者的误差都在允许范围之内。结果表明,利用离面位移数字散斑干涉系统测量材料内部较深层缺陷具有很高的准确性。     

基于单激光束旋转的深孔直线度测量方法北大核心CSCD

基于激光位移传感器旋转,以回转轴线为基准,提出和验证了一种测量深孔零件直线度的方法。实验结果表明,在选用的激光位移传感器精度为±2μm的情况下,该方法实现了圆孔直线度的在机测量,与三坐标测量机给出的相对真值对比,误差低于12%。该测量模型仅需机床主轴及其进给部件,易于实施。     

激光三角法位移测量中数字散斑相关法的研究

在三角法位移测量中散斑是一种噪声,当成像光斑过弱而湮没于散斑中时,抑制散斑已没有意义;但散斑同样是位移信息的载体。为此针对激光三角法位移测量系统,研究数字散斑相关法;对强散射、粗糙界面的位移进行了实测,且进行了数据分析。结果表明,在激光三角法位移测量中运用数字散斑相关法对强散射、粗糙界面进行位移测量是可行的,测量范围可达微米级,测量误差小于2%。此法可改善三角法位移测量系统在强散射、粗糙界面的情形下传统测量方法的缺陷,有效提高了测量精度,并扩展了激光三角法位移测量的实用范围。     

基于分形插值的频域散斑相关法面内位移测量

针对传统频域数字散斑相关法在测量物体面内位移测量精度较低的问题,提出一种基于分形插值的频域数字散斑相关法。该方法在频域数字散斑相关法的基础上,引入Hanning窗函数对图像进行滤波处理,克服了图像边缘效应对最终位移值的影响;同时利用散斑图像的子区域与整幅图像在结构形态和灰度特征的自相似性,采用分形插值的方法进行亚像素插值,进而能精确定位相关点,得到更精确的亚像素位移值。实验结果表明:该方法保持了频域散斑相关法的测量速度,且将测量的绝对误差降低在0.01~0.03 pixel以内,并进一步通过刚体平移实验测试了算法的可靠性。     

数字图像相关法散斑图质量评价方法

为了研究数字图像相关方法中散斑图质量的有效评价问题, 采用散斑图质量表征参量——平均灰度2阶导数对散斑图质量进行了有效评价。通过分析图像插值误差与图像灰度信息分布形式之间关系, 指出散斑图平均灰度2阶导数与散斑图灰度信息分布形式之间的关系; 为了验证该散斑图质量表征参量的有效性, 利用傅里叶变换对散斑图进行平移实验, 通过Newton-Raphson(N-R)方法对平移前后的散斑图进行亚像素位移计算, 由位移计算结果可知, 具有低的平均灰度2阶导数的散斑图对应小的位移测量误差。结果表明, 平均灰度2阶导数在散斑图质量评价中具有一定的有效性; 在实际应用中, 应结合散斑图平均灰度2阶导数和平均灰度梯度对散斑图质量进行综合有效的评价。该研究为高质量散斑图的制备与选取提供了参考。     

基于数字散斑相关的封装热机械耦合效应测量

利用数字散斑相关方法(DSCM),对COB封装结构在热循环状态下的表面热机械耦合效应进行了测量.利用CCD摄像机采集封装芯片在不同温度场中的散斑图像,对比采集到的图像,获取封装芯片在温度场作用下的面内变形.根据三角法测量技术原理,将离面位移的测量转化为面内位移的测量,从而获得了芯片受热后的翘曲形变和弹性应变分布.将实验测量与有限元模拟以及理论计算的结果进行了对比,3种结果吻合得比较好,表明了实验方法的有效性和可行性.     

改进的激光散斑照相法实验研究

激光散斑照相法是实验力学中应用众多的光学测量技术中的一个分支.由于激光散斑照相技术不需要参考光即可实现物体表面形变的测量,与激光全息术相比具有特别的优点,但传统的激光散斑照相法对离面位移不敏感,一般只局限于对面内位移的测量.本文着重于激光散斑技术的应用领域的拓展和激光散斑照相过程的改进,提出一种改进的激光散斑照相方法,并用于对离面位移的测量,用实验验证了所提方法的可行性,将其与传统激光散斑照相法和激光离焦散斑照相法的结果比较,实验表明这种改进在测量微小离面位移方面是有效的且具有更高的精度和可靠性.     

基于傅里叶变换相位的散斑面内位移量算法

散斑照相计算面内位移时,传统算法直接使用散斑图傅里叶变换的功率谱信息,最小可检测位移量会受到散斑尺寸的限制。为了解决这一问题,采用基于傅里叶变换相位信息的新算法进行了理论分析,证明了新方法中最小和最大可检测位移量取决于所用光电转换器件（如CCD或CMOS）的像元间距和光敏面大小,与散斑尺寸无关。结果表明,该方法的测量范围最小可达2pixel间距,最大可达光电转换器件光敏面宽度的一半。实验测量与理论值吻合。     

基于泰伯效应的面内位移测量

为了测量物体的面内位移,设计了基于泰伯效应的 变形测量实验方案。在实验中,把设计好的二维方孔光栅的全息图输入到由计算机控制的液 晶空间光调制器(LC-SLM)中。当LC-SLM放置于物体前方适当距离 时,物体表面形成清晰的泰伯像,再由CCD捕获物体变形前后的散斑图像。输出光场包含了 物体变形位移的信 息。利用数字散斑相关测量(DSCM)方法计算得到物体的位移。本文方案简单易行,可以作为 测量物体变形位移的替代方案。实验结果表明,本文方法应用于面内位移测量是可行的。