基于雙頻光柵傅里葉方法的三維輪廓測量技術.pdf

1、在現(xiàn)代測量技術中,物體三維輪廓的測量有著廣泛的應用。隨著物體三維輪廓的非接觸檢測技術在自動控制、在線檢測、逆求工程、醫(yī)學診斷、工程設計、機器人視覺及許多生產(chǎn)過程中越來越廣泛的應用,人們對三維輪廓測量的要求也越來越高,其應用領域也在不斷擴大。
　　物體三維輪廓的測量方法有很多,作者重點研究了投影柵線法和傅里葉變換輪廓術。投影柵線法只能較好地測量曲面梯度變化不大的物體,如果物體表面存在物理性的不連續(xù)性或物體陰影導致的條紋圖樣的不連續(xù)性

2、,疊相還原過程將無法準確進行。同時由于視場的原因,不能測量大面積的物體,特別是大型工件的曲面檢測一直是生產(chǎn)中的關鍵技術難題。還有一個就是測量速度和測量精度的問題,很難達到實時的高精度測量。作者以一個臺階狀的物體作為研究對象,探討了采用雙頻光柵投影法、圖像拼接技術、電子光柵、傅里葉變換輪廓術進行測量的技術。一定程度上解決了由于物體陰影和表面突變導致疊相還原無法準確進行的難題;同時解決了投影光柵的自適應問題;并大大提高了測量精度和測量速度。

3、測試結果表明基于雙頻光柵傅里葉方法和圖像拼接的原理能很好地測量臺階狀物體的三維輪廓,并且具有較高的測量速度和測量精度。
　　作者在以上領域的研究中提出了一些新的思想,一定程度上解決了目前研究現(xiàn)狀中的部分難題。本論文主要進行了以下幾方面的工作:
　　(1)投影型莫爾法成像理論。
　　研究了投影型莫爾法的光學成像原理,對投影型莫爾法從物理光學的角度進行了理論分析,采用菲涅耳衍射公式得出了輸出面上光場的理想計算公式,并用描點

4、法模擬出了變形光柵的光強分布。
　　(2)一種改進型的傅里葉變換輪廓術的理論模型。
　　和傳統(tǒng)的傅里葉變換輪廓術不同,在傅里葉變換之后,不對頻譜部分頻移,直接濾出需要的高、低頻部分,再分別進行傅里葉逆變換。計算出物體表面相位后,再與參考面的相位相減,就可以得到與高度有關的相位差。這種方法與傳統(tǒng)的方法相比,減少了3次頻移的過程,大大減少了計算量,也提高了濾波的精度。比傳統(tǒng)的方法簡單,速度快,精確度也更高。
　　(3)提出

5、了采用雙頻光柵傅里葉方法和圖像拼接測量臺階狀物體的三維形貌的方法。
　　采用雙頻光柵投影法,首先利用低頻光柵測出物體大體的輪廓,再利用高頻光柵對物體的細節(jié)進行精確測量,這樣可以解決疊相還原的問題,大大提高測量精度。引入圖像拼接技術可以有效地消除物體表面的陰影,大大拓展了測量的區(qū)域。
　　(4)基于區(qū)域黑白對比度和Levenberg-Marquardt算法的圖像拼接。
　　首先提出了基于區(qū)域黑白對比度的方法確定邊界線,并