基于偏转法的物体三维形貌测量-论文.pdf

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1、80工具技术基于偏转法的物体三维形貌测量马蛟，王永红，安东，张浩，孙建飞合肥工业大学摘要：基于数字散斑干涉测量技术，组建一套基于偏转法的物体三维形貌测量系统。首先，通过精密旋转平台使被测物体偏转微小角度，在其表面引入包含该物体形貌信息的弯曲干涉条纹。然后由散斑干涉条纹图提取其相位分布，对滤波后的包裹相位图进行相位解包裹运算，得到相位的真实分布图。最后根据相位分布与物面高度的关系求解出被测物体的高度信息。实验结果表明采用偏转法的散斑干涉技术可以实现物体三维形貌测量，具有测量精度较高、易于实现等优点。关键词：电子散斑干涉；形貌测量；偏转法

2、；相位解包裹中图分类号：TG115；TH741文献标志码：AThree——dimensional0bjectShapeMeasurementBasedonDeflectionMethodMaJiao，WangYonghong，AnDong，ZhangHao，SunJianfeiAbstract：Inordertorealizemeasurementsforthemorphologyofthree—dimensionalobjectsbyutilizingDigtalPat—ternInterferometryTechnology，at

3、hree—dimensionalmeasurementsystemisestablishedbasedondeflectionmethod．First，Byoperatingtheprecisionrotarystagewecoulddeflecttheobjectaslightangle，weareabletoleadintothecurvedinterferencefnngeswhichinvolveitsmorphologyinformation；then，extractthephasedistributionfromthefr

4、ingepatternim—ages，andmakethephaseunwrappingoperationforthefilteredwrappedphasediagramtoacquirethetruephasedistributionmap；finally，wecouldworkouttheheight—informationoftheobjectaccordingtoitsphasedistributionandtheheightrela—tionshipbetweentheobjectandtheplane．Theresult

5、ofexperimentindicatesthattheprecisionofheightmeasurementis0．1mm．Themethodhastheadvantagesofhighaccuracy，easyrealization，etc．Keywords：DSPI；shapemeasuremen；deflectionmethod；phaseunwrapping域得到广泛的应用¨I4J。本文介绍了一种基于散斑1引言干涉技术，利用物体的微小转动而进行形貌测量的数字散斑干涉技术(DSPI)是计算机图像处理方法。这种偏转法测量实现了

6、散斑干涉技术的形貌技术、激光技术以及全息干涉技术相结合的一种新测量功能。技术，作为发展较早的一种计算机辅助光学测量方2测量原理法，近年来得到了广泛发展。数字散斑干涉测量技术具有可在线检测、非接触、全场测量、高精度、快基于偏转法的三维形貌光学原理如图1所示。速、对测量环境要求低、测量灵敏度高等优点。一般激光器发出的光经可调分光镜分光为两束光，其中散斑干涉测量技术多应用于物体的变形测量，但是一束经扩束镜直接打在被测物体上，经半透半反镜在很多应用场合，物体具有一定的三维形貌。在三透射后打在CCD靶面上，作为物光；另一束通过可维变形测量的时候

7、就必须考虑到形貌的因素，并进调分光镜和PZT照射到扩束镜上，再经半透半反镜行校正。如果单独采用其他光学测量方法获取形貌(如三角扫描法、莫尔条纹法等)，势必造成测量系统的复杂。如果能够将变形检测和形貌测量结合在一起，则会大大简化测量系统，使其在机器人视觉、自动加工、实物模型、工业检测、航天航空材料性能检测、飞机机身轮廓测量、电器及生物医疗等诸多领基金项目：国家自然科学基金(51075116和51375136)；安徽省国际科技合作计划资助项目(12030603012)；教育部留学回国人员科研启动基金资助项目(2011JYLH115o)收稿

8、日期：2013年lO月图1偏转法三维形貌测量光路图2014年第48卷No．68l反射后打在CCD靶面上，作为参考光，在CCD像面(Y一△)△y+(z一)】(6)上物光和参考光叠加后产生干涉现象。物光和参考同理可得光的光程