反射表面三維形貌的測量方法研究.pdf

1、物體表面的三維形貌參數(shù)是加工表面質(zhì)量和功能特征的重要參數(shù)，目前三維形貌的測量和分析還是更多的停留在二維層面上。然而，二維層面形貌測量的局限性使之已經(jīng)不能滿足我們對表面參數(shù)更高、更精準(zhǔn)的要求。因此三維層面上的形貌測量已經(jīng)成為當(dāng)前的研究熱點。激光技術(shù)、計算機技術(shù)以及數(shù)字圖像處理技術(shù)的飛速發(fā)展和日益成熟，使光學(xué)非接觸式表面形貌測量在三維形貌測量中的應(yīng)用越來越廣泛。而在光學(xué)器件、精密儀器等設(shè)備中存在大量的反射表面，由于反射表面的特殊性質(zhì)，常規(guī)方

2、法難以獲取其形貌參數(shù)，因此如何獲得反射表面的三維形貌參數(shù)是一個熱門課題。本篇文章根據(jù)反射表面的特殊性質(zhì)，設(shè)計了一套可以測量反射表面三維形貌參數(shù)的光學(xué)平臺，并使用該平臺進行了一系列針對不同類型反射表面三維形貌測量的研究。
　　本課題在第一章中介紹了當(dāng)前比較主流的集中形貌檢測的原理和方法，其中重點介紹了在本課題中所用的干涉相移法和相位解調(diào)方法。第二章詳細介紹了本實驗采用的光路圖及其實驗原理，即采用干涉相移法，使用旋轉(zhuǎn)光學(xué)玻璃板的方法實

3、現(xiàn)相移，對當(dāng)前熱門的相移技術(shù)和顯微干涉技術(shù)進行了探究。在第三章，重點介紹對實驗取得圖像數(shù)據(jù)的處理，針對實驗中拍攝的圖像，分析噪聲出現(xiàn)的原因，選取合適的濾波方式進行處理。第四章，整合實驗過程中的數(shù)據(jù)，從圖像的去噪，到解相位，去包裹，再到三維顯示，得到三維重建后的立體圖形。通過對比各種測量條件和測量方法的不同，分析對測量結(jié)果所產(chǎn)生的影響因素。第五章，介紹作者自行搭建的反射表面的三維形貌測量實驗儀，該設(shè)備可以完成對反射表面和透命表面的三維形貌

4、測量，彌補了目前投影法對該領(lǐng)域測量的不足。在第六章中總結(jié)了作者在本課題所做的主要工作，存在的不足，創(chuàng)新點以及對本課題的前景展望。
　　本文采用光學(xué)干涉法，基于邁克爾遜干涉儀，測出了凸面鏡的形貌參數(shù)，并以此為標(biāo)準(zhǔn)，可測量不規(guī)則高反射表面和投射表面的三維形貌參數(shù)。在此過程中作者主要完成了以下具體工作:
　　1、基于步進電機旋轉(zhuǎn)平臺，光源以非零度角入射傾斜的光學(xué)玻璃做相移器時，將激光入射角度、平臺旋轉(zhuǎn)角度、玻璃厚度與相移量大小之間