基于条纹投影的三维小视场测量系统研究

发布时间：2017-10-12 18:41

  本文关键词：基于条纹投影的三维小视场测量系统研究

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【摘要】：面向微小物体的三维形貌测量是现代测试技术中一个重要的分支。自从上世纪80年代MEMS器件在国外受到广泛的应用,其相应的形貌测量技术也得到了快速的发展。总的来说,与国外的测量仪器和测试技术相比较,目前国内针对微小物体的测试系统还需要进一步提升性能。因此,更高的测量精度、自动化程度以及更快的测试速度,是表面形貌测试技术奋斗的目标。基于上述现状,本论文从理论和实践上对微小物体的三维形貌测量进行了深入的研究。首先,总结了国内外针对微小物体尤其是MEMS器件三维形貌测量的发展现状,分析了各个测量方法的优缺点以及适用范围,本文选择了高精度、非接触、测量速度快的条纹投影方法进行微小物体三维形貌的测量;其次,根据被测物体的大小,选择合适的光学器件,搭建一套用于获取微小物体三维形貌的硬件系统,调节光路,获得符合测量要求的视场以及清晰的变形条纹图;再次,编写标定以及系统精度验证等程序,将软件系统与硬件系统相结合,完成基于条纹投影的三维小视场测量系统的设计;最后,完成小视场标定,选取合适的微小物体并对其进行三维形貌测量,验证小视场测量系统的可行性以及有效性。
【关键词】：三维小视场测量 体视显微镜 条纹投影 相位计算
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH741
【目录】：

• 摘要4-5
• abstract5-9
• 第一章 绪论9-21
• 1.1 引言9-11
• 1.2 光学三维测量技术简介11-14
• 1.2.1 接触式三维测量方法11-12
• 1.2.2 非接触式三维测量方法12-14
• 1.3 小视场三维形貌测量的国内外发展现状14-18
• 1.3.1 MEMS简介14-15
• 1.3.2 MEMS的广泛应用15-16
• 1.3.3 MEMS检测的发展现状16-18
• 1.4 本课题研究目的及意义18-19
• 1.5 本文主要研究内容及章节安排19-21
• 第二章 三维成像测量原理21-31
• 2.1 基于条纹投影的光学三维测量原理21-22
• 2.2 基于条纹投影的相位提取方法22-26
• 2.2.1 格雷码法23
• 2.2.2 傅里叶变换法23-24
• 2.2.3 相移法24-25
• 2.2.4 相位展开25-26
• 2.3 标定及验证原理26-30
• 2.3.1 标定原理27-29
• 2.3.2 验证系统精度原理29-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第三章 小视场测量系统硬件结构31-41
• 3.1 硬件系统总体设计31-32
• 3.2 投影系统结构32-38
• 3.3 采集系统结构38-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第四章 小视场测量系统软件设计41-55
• 4.1 三维测量采集系统41-46
• 4.1.1 采集系统总体结构42-43
• 4.1.2 相机控制模块43-44
• 4.1.3 投影仪投影颜色通道的选择44-45
• 4.1.4 图像采集、保存模块45-46
• 4.2 最佳变形条纹图合成模块46-49
• 4.2.1 最佳变形条纹图合成原理46-47
• 4.2.2 最佳变形条纹图合成程序设计47-49
• 4.3 相位获取模块49-51
• 4.4 标定及系统精度验证模块51-53
• 4.4.1 标定模块51-52
• 4.4.2 系统精度验证模块52-53
• 4.5 本章小结53-55
• 第五章 实验结果与分析55-65
• 5.1 标定实验55-57
• 5.1.1 标定数据的采集55-56
• 5.1.2 相位计算56-57
• 5.1.3 标定系数的计算57
• 5.2 系统性能分析57
• 5.3 小物体形貌测量结果分析57-64
• 5.3.1 BGA57-61
• 5.3.2 硬币61-64
• 5.4 本章小结64-65
• 第六章 结论65-67
• 6.1 工作总结65
• 6.2 展望65-67
• 参考文献67-71
• 致谢71-73
• 攻读硕士学位期间所取得的相关科研成果73

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本文编号：1020351