1 哈尔滨工业大学 电气工程及自动化学院, 黑龙江 哈尔滨 150001
2 沈阳理工大学自动化与电气工程学院，辽宁沈阳110159
针对现有多模光纤数字扫描成像方法, 形成扫描聚焦光斑计算量大、速度慢的问题, 提出了一种基于自适应并行坐标(Adaptive Parallel Coordinate, APC)算法的单根多模光纤数字扫描成像方法, 通过控制多模光纤输入端的光场, 在单根多模光纤出射端实现光斑的聚焦和扫描。建立了单根多模光纤数字扫描成像数学模型; 采用自适应并行坐标算法对空间光调制器(Spatial Light Modulator, SLM)加载相位进行优化, 有效缩短了扫描聚焦光斑的形成时间, 提高了成像速度。实际生成30×30个聚焦光斑, 对50 μm×50 μm范围的分辨率板进行扫描成像。实验证明, 该方法实现了单根多模光纤对距离光纤端面60 μm处平面内的目标成像, 分辨率达到2.46 μm。
自适应并行坐标算法 多模光纤 数字扫描成像 空间光调制器 adaptive parallel coordinate algorithm multi-mode fiber digital scanning imaging spatial light modulator 红外与激光工程
2017, 46(4): 422002
Author Affiliations
Abstract
Instrument Science and Technology, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China
In this study, an improved phase-shifting diffraction interferometer for measuring the surface topography of a microsphere is developed. A common diode-pumped solid state laser is used as the light source to facilitate apparatus realization, and a new polarized optical arrangement is designed to filter the bias light for phase-shifting control. A pinhole diffraction self-calibration method is proposed to eliminate systematic errors introduced by optical elements. The system has an adjustable signal contrast and is suitable for testing the surface with low reflectivity. Finally, a spherical ruby probe of a coordinate measuring machine is used as an example tested by the new phase-shifting diffraction interferometer system and the WYKO scanning white light interferometer for experimental comparison. The measured region presents consistent overall topography features, and the resulting peak-to-valley value of 84.43 nm and RMS value of 18.41 nm are achieved. The average roughness coincides with the manufacturer’s specification value.
120.5050 Phase measurement 120.3180 Interferometry 120.6650 Surface measurements, figure 220.4830 Systems design 260.5430 Polarization Chinese Optics Letters
2016, 14(7): 071202
哈尔滨工业大学 电气工程及自动化学院,黑龙江 哈尔滨 150001
为实现微球形貌检测中子孔径数据的快速、准确拼接,给出基于点衍射干涉原理的微球形貌检测模型,分析了干涉场横向分辨率的分布规律,提出基于映射图像匹配的子孔径拼接方法。通过形貌数据的等尺度变换,实现横向分辨率均匀化,并将三维点云数据进行降维处理,映射生成二维图像,从而将形貌数据的旋转关系转化为图像坐标的平移关系,再通过图像匹配算法对特征点进行匹配,得出子孔径坐标系间的对应关系,从而实现拼接。最后通过仿真实验验证了该方法的可行性和有效性。
干涉测量 微球 形貌检测 子孔径拼接 图像匹配 interferometry microsphere profile inspection sub-aperture stitching image matching 红外与激光工程
2016, 45(8): 0824005
哈尔滨工业大学 电气工程及自动化学院, 哈尔滨 150001
为实现惯性约束聚变实验中核心部件球形靶丸表面形貌的高精度、高效率、无遗漏检测，建立了基于子孔径拼接和衍射干涉技术相结合的靶丸形貌测量装置，给出了测量的基本原理及系统单孔径横向分辨率的计算方法，并对靶丸旋转扫描时子孔径的排布进行了划分。针对点云数据横向间隔过大导致匹配算法迭代收敛速度缓慢，甚至不收敛的问题，提出以虚拟的极小半径代替实际曲率半径，将点云进行横向压缩的方法，在保持形貌特征不变的同时提高算法的匹配速度和准确性。最后，对直径1 mm的镀金球靶进行了实际测量，得到拼接后相对形貌误差峰谷值和均方根值分别为1.332λ和0.479λ的检测结果，可以同时获得表面形貌的整体起伏特征，以及局部的形貌细节。
移相衍射干涉测量 靶丸 表面形貌 子孔径拼接 phase-shifting diffraction interferometry target surface topography sub-aperture stitching 强激光与粒子束
2016, 28(2): 022006
哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院, 黑龙江 哈尔滨 150001
针对微球移相干涉测量中系统校准差及离焦引入的线性移相误差对相位信息提取产生的影响及特点，在分析了常用移相算法应用缺陷的基础上，构造了新的五帧算法。该算法对线性移相误差的响应特性与Hariharan算法十分接近，且符号相反。通过两种算法的互补修正，使得相位解算误差理论上较之Hariharan 算法降低了两个数量级，大幅提高了定步长移相算法的线性误差抑制能力，且避免出现类似任意步长算法奇异相位解的异常情况，运算更为简洁。最后通过测量实验验证了提出的误差互补修正相位提取方法的可行性和有效性。
干涉测量 微球 相位提取 互补修正
