基于激光干涉条纹的三维轮廓测量算法研究

发布时间：2020-08-12 17:28

【摘要】：随着科技的发展,人们对物体的三维结构测量的精度要求越来越高。近年以来,光学三维轮廓测量以其非接触、精度高、和耗时少等特点得到广泛研究与应用。本文提出一种基于剪切干涉条纹的表面形状精密测量方法,它利用了激光剪切干涉产生的密集干涉条纹。具有简单、紧密、稳定可靠结构,实现方便稳定等特点。同时编写了包括图像采集、图像处理、测量结果显示三部分在内的软件系统,使得整个测量系统在操作者和计算机的协调控制下进行表面精密测量。本论文的主要研究工作分为两部分,分别研究了密集干涉条纹下的大面积物体与微小物体的不同三维轮廓测量方法。对于微小物体的形貌测量研究:1.根据光学剪切干涉原理搭建实验所使用的测量系统硬件平台,并对测量系统产生的干涉条纹特性进行了简单分析。2.研究了使用傅里叶变换轮廓术来测量物体的三维轮廓,对傅里叶变换轮廓术进行了理论推导和实验测试,并对实验还原结果中发现的问题进行了研究分析。最后简单介绍了该方法的应用场景。3.介绍了产生截断相位的原因,并研究了对截断相位的展开方法。对一维相位展开方法进行了推广,使其适用于二维相位展开。4.介绍了使用图像带通滤波的原因,并推导了图像滤波的原理。深入研究了本文中的图像滤波技术,将图像处理中的阈值选取方法——最大类间方差法,应用于该图像滤波中,使本文中所用的图像滤波方法能够适应复杂的实际使用场景。由于在傅里叶变换轮廓术中所使用的激光剪切干涉所产生的干涉条纹区域较小,因此无法应用于实现对大面积物体的三维轮廓测量,因此,本文研究了相机标定技术并结合计算机技术编写了自动处理软件。对较大物体的轮廓测量取得了较高精度的实验成果,完成了对较大物体的三维轮廓测量系统的核心算法研究。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN241;TP391.41
【图文】：

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电子科技大学硕士学位论文全息技术可以快速的反映物体三维轮廓的缺点在于对图像采集设备像素要求示，分束镜将入射光束分为两部分，一上，剩下的部分投射在被测物体表面，术使用高精度的图像传感器代替传统存储于 CCD 上，结合计算机技术和图方法的缺点在于对图像采集设备像素要

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图 1-1 数字全息法原理图是利用信号在连个异步收发装置在被测物体表面轮廓信息的。如图 1-2 所示，测量装置从发生器发挡后发生漫反射，漫反射的一部分光被接收器检和接收的时间间隔及速度来确定被测物体的轮廓为实际的空间距离的两倍。使用该测量系统对被将所得的数据整合，即可得到表面的高度信息，，为了获得完整的被测物体表面信息需要对整个因此实时性也受到限制。

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2lx = l是两球面波球心的距离，可以通的周期性干涉条纹。测量基本原理是三角法[29,30]的扩展，该方法只的三维信息，具有操作简单等优仪投射到被测物体表面，通过该优点，但该方法无法产生的条纹。该方式适用于对精度要求不高而成，其具有很好的频率特性，产生很密的干涉条纹，从而可以集成电路中元器件等微小物体

【参考文献】