采用二元光學(xué)元件的三維輪廓測(cè)量方法.pdf

1、在高速在線檢查、質(zhì)量控制、機(jī)器／機(jī)器人視覺、實(shí)物仿形、自動(dòng)加工、反求工程以及醫(yī)療診斷等領(lǐng)域中，物體三維輪廓測(cè)量的應(yīng)用日益重要。由于其高分辨率、無破壞、數(shù)據(jù)獲取速度快等優(yōu)點(diǎn)，具有非接觸特性的光學(xué)測(cè)量方法被公認(rèn)為最有前途的三維輪廓測(cè)量方法。目前，三維測(cè)量的方法很多，基于激光的直接三角法由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)量速度快、且具有實(shí)時(shí)處理能力，被廣泛采用。 本文研究二元光學(xué)元件(BOE)在三維輪廓測(cè)量中的應(yīng)用，以BOE作為結(jié)構(gòu)光發(fā)生器，設(shè)計(jì)并

2、搭建一套基于三角測(cè)量法的三維測(cè)量系統(tǒng)。本文主要做了三方面的工作，1．理論推導(dǎo)了BOE的衍射特性：2．詳細(xì)介紹了系統(tǒng)標(biāo)定、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理過程；3．分析了影響系統(tǒng)測(cè)量精度的各種因素。 BOE是指基于光波的衍射理論，利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，并用激光束(或離子束／電子束)，在基片上(或傳統(tǒng)光學(xué)器件表面)刻蝕產(chǎn)生兩個(gè)或多個(gè)臺(tái)階深度的浮雕結(jié)構(gòu)，形成純位相、同軸再現(xiàn)、具有極高衍射效率的一類衍射光學(xué)元件。本文設(shè)計(jì)、光刻的BOE能將入射的激光束整

3、形成空間二維點(diǎn)陣狀結(jié)構(gòu)光，且其衍射像是非定域的。系統(tǒng)標(biāo)定好后，衍射點(diǎn)陣在平面上的分布情況可根據(jù)光刻參數(shù)和衍射距離計(jì)算得到。測(cè)量時(shí)，只要用相機(jī)采集被測(cè)物體反射的調(diào)制點(diǎn)陣像和記錄相應(yīng)的測(cè)量參數(shù)，就可通過數(shù)據(jù)處理擬合出物體的輪廓。 BOE與半導(dǎo)體激光器組成的點(diǎn)陣發(fā)射裝置體積小，重量輕，調(diào)節(jié)、使用方便。由于出射的是空間二維點(diǎn)陣式結(jié)構(gòu)光，一次可測(cè)量被測(cè)物體的一個(gè)面，提高了測(cè)量速度。對(duì)采集的信息進(jìn)行數(shù)字圖像處理，擬合的結(jié)果與實(shí)際物體的形貌特