基于數(shù)字影柵云紋技術(shù)的三維面形測(cè)量研究.pdf

1、光學(xué)三維形貌測(cè)量技術(shù)在科研及許多生產(chǎn)過(guò)程中得到廣泛應(yīng)用，又隨著近代光學(xué)理論、微電子技術(shù)、信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和高性能器件的出現(xiàn)，為其提供了強(qiáng)勁的理論基礎(chǔ)和物質(zhì)基礎(chǔ)，使得非接觸光學(xué)測(cè)量的發(fā)展前景更為廣闊。投影柵相位法是光學(xué)非接觸式測(cè)量的一個(gè)重要分支，它是利用光柵條紋被物體高度調(diào)制而產(chǎn)生變形來(lái)實(shí)現(xiàn)三維物體表面輪廓測(cè)量的。這種方法既避免了提取等高線、確定云紋級(jí)數(shù)等處理過(guò)程，又提供了可用于測(cè)量分析的數(shù)據(jù)，宜實(shí)現(xiàn)圖像處理自動(dòng)化，還可以通

2、過(guò)圖像的采集密度來(lái)獲取較大的數(shù)據(jù)量，以實(shí)現(xiàn)測(cè)量的高精度和高靈敏度。 但是由于測(cè)量系統(tǒng)存在許多測(cè)量局限性，比如，不利于動(dòng)態(tài)測(cè)量、易受環(huán)境影響、測(cè)量精度低、測(cè)量范圍有限等問(wèn)題，這就使得能夠與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合的理論研究仍然非常必要和重要。 本文主要針對(duì)傳統(tǒng)傅里葉變換方法中不利于測(cè)量形貌復(fù)雜或形貌突變物體的情況，提出一種新的實(shí)驗(yàn)方法，利用計(jì)算機(jī)生成正弦條紋，通過(guò)LCD投影儀投射到物體表面，用CCD攝像機(jī)采集放置待測(cè)物體前后的兩幅柵

3、線條紋圖，存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)，根據(jù)傅里葉變換方法對(duì)圖像進(jìn)行處理，最終得到物體的三維形貌圖。這種實(shí)驗(yàn)方法采用了數(shù)字影柵云紋技術(shù)與傅里葉變換基本原理的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)于復(fù)雜面形和面形突變物體的測(cè)量，測(cè)量范圍較大，精度較高，不易受到環(huán)境影響，可推廣到動(dòng)態(tài)測(cè)量；并針對(duì)該方法得出的解包裹后的相位灰度分布圖像中出現(xiàn)噪聲的情況，提出一種新的相位誤差處理方法，即在解包裹時(shí)不用處理噪聲點(diǎn)，而是在解完包裹后對(duì)物體相位灰度圖進(jìn)行灰度擬合，將噪聲區(qū)域用鄰近的非噪聲點(diǎn)

4、的灰度進(jìn)行擬合，這樣不僅有效地消除噪聲點(diǎn)的誤差或錯(cuò)誤，而且操作方便、靈活，不需要進(jìn)行計(jì)算。論文給出三種典型物體形貌的實(shí)際測(cè)量結(jié)果，實(shí)驗(yàn)證明能夠得到較理想的處理結(jié)果。 論文最后對(duì)本論文所采用的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)作了較為詳細(xì)的誤差討論，分析了實(shí)驗(yàn)儀器、擺放位置、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)參數(shù)等因素對(duì)于測(cè)量結(jié)果的影響，對(duì)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生較大影響的因素給出了調(diào)整方案。并用相移方法對(duì)傅里葉變換方法中測(cè)量的物體進(jìn)行測(cè)量，進(jìn)而對(duì)兩者測(cè)量的結(jié)果進(jìn)行了比較。 由于理論