基于錐光全息原理的三維測量技術(shù)研究.pdf

1、光學(xué)非接觸式測量是當(dāng)前三維測量領(lǐng)域的研究熱點，對提高檢測速度、降低損耗、增強檢測手段的環(huán)境適應(yīng)性具有重要意義。在各種非接觸式測量方法中，錐光全息法以其測量范圍大、精度高及環(huán)境適應(yīng)能力強等特點更適合在線檢測的應(yīng)用，但該方法目前還沒有得到廣泛的應(yīng)用，根本原因在于對該系統(tǒng)的研究還存在一定的局限性。本文在對國內(nèi)外錐光全息系統(tǒng)的理論研究和制約其在線應(yīng)用的各種因素進行分析的基礎(chǔ)上，提出提高系統(tǒng)抗干擾能力和測量分辨力的新方法，并建立具有通用性和靈活性

2、的模塊化操作系統(tǒng)，完成錐光全息測量系統(tǒng)的非線性校準(zhǔn)，開發(fā)適應(yīng)性強、能夠在多種工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的在線檢測系統(tǒng)，而且對提高非接觸式測量的水平具有很大的實際意義。
　　詳細分析了總體方案和各組成子系統(tǒng)方案，設(shè)計出適用于距離測量和三維形狀測量的錐光全息系統(tǒng)，并搭建實驗平臺進行參數(shù)校正及樣機調(diào)試。同時，結(jié)合幾何光學(xué)、晶體光學(xué)及偏振光學(xué)等理論，深入分析錐光全息系統(tǒng)的不足，并提出解決辦法。
　　研究基于相位的系統(tǒng)測量方法，相比于全息圖的光強

3、易受光源波動和噪聲干擾的問題，從全息圖的相位中更易精確地提取被測信息，而且能充分反應(yīng)錐光束在晶體中的傳播特性。在此分析的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)錐光全息系統(tǒng)基于相位的測量表達式，相應(yīng)降低光源波動影響。
　　研究圖像噪聲處理技術(shù)，針對圖像的方向性特征，在分析現(xiàn)有方向濾波方法的基礎(chǔ)上，提出了改進的平均曲率擴散濾波方法，加快了算法的速度。通過對晶體光學(xué)傳輸模型和條紋檢測技術(shù)的研究，采用條紋整數(shù)頻率與小數(shù)相位同時提取的區(qū)域條紋掃描方法，并將條紋頻率的

4、像素級確定方法和相位的亞像素定位方法相結(jié)合，省去了不必要的處理和計算，在滿足測量精度的基礎(chǔ)上加快了測量速度。
　　為確保大量程的前提下系統(tǒng)仍具有較高的測量精度，研究了提高錐光全息系統(tǒng)測量分辨力的方法，采用加大晶體轉(zhuǎn)角和加入光學(xué)透鏡的相位差放大法，在提高系統(tǒng)檢測精度的同時，也降低了系統(tǒng)的標(biāo)定難度。
　　研究系統(tǒng)的傳輸特性和非線性校準(zhǔn)技術(shù)，進行增量式測量和相對相位測量的理論分析，使得錐光全息系統(tǒng)實現(xiàn)增量式相對相位測量，避免了系統(tǒng)