基于數(shù)字影柵云紋技術的三維面形測量研究.pdf

1、光學三維形貌測量技術在科研及許多生產(chǎn)過程中得到廣泛應用，又隨著近代光學理論、微電子技術、信息技術和計算機技術的飛速發(fā)展和高性能器件的出現(xiàn)，為其提供了強勁的理論基礎和物質基礎，使得非接觸光學測量的發(fā)展前景更為廣闊。投影柵相位法是光學非接觸式測量的一個重要分支，它是利用光柵條紋被物體高度調制而產(chǎn)生變形來實現(xiàn)三維物體表面輪廓測量的。這種方法既避免了提取等高線、確定云紋級數(shù)等處理過程，又提供了可用于測量分析的數(shù)據(jù)，宜實現(xiàn)圖像處理自動化，還可以通

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

3、線條紋圖，存儲在計算機內，根據(jù)傅里葉變換方法對圖像進行處理，最終得到物體的三維形貌圖。這種實驗方法采用了數(shù)字影柵云紋技術與傅里葉變換基本原理的結合，實現(xiàn)了對于復雜面形和面形突變物體的測量，測量范圍較大，精度較高，不易受到環(huán)境影響，可推廣到動態(tài)測量；并針對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，即在解包裹時不用處理噪聲點，而是在解完包裹后對物體相位灰度圖進行灰度擬合，將噪聲區(qū)域用鄰近的非噪聲點

4、的灰度進行擬合，這樣不僅有效地消除噪聲點的誤差或錯誤，而且操作方便、靈活，不需要進行計算。論文給出三種典型物體形貌的實際測量結果，實驗證明能夠得到較理想的處理結果。 論文最后對本論文所采用的實驗系統(tǒng)作了較為詳細的誤差討論，分析了實驗儀器、擺放位置、實驗系統(tǒng)參數(shù)等因素對于測量結果的影響，對于實驗結果產(chǎn)生較大影響的因素給出了調整方案。并用相移方法對傅里葉變換方法中測量的物體進行測量，進而對兩者測量的結果進行了比較。 由于理論