作者单位
摘要
1 天津理工大学 电气工程与自动化学院 天津市复杂系统控制理论及应用重点实验室,天津 300384
2 清华大学 精密仪器系 精密测试技术及仪器国家重点实验室,北京 100084
条纹投影轮廓术用于测量高反表面时,相机成像会出现饱和区域,区域内相位信息难以提取,进而造成三维重建错误。为此,文中提出了一种分块平滑自适应条纹投影方法。首先,通过投影少量均匀灰度图,对饱和区域进行分块,根据各块的饱和程度,计算相应的初始投影强度。随后,在不饱和情况下,投射亮暗两种强度的条纹图,通过在饱和区域融合两者相位信息,实现相机到投影仪的坐标匹配,获取初始映射投影强度;然后,对初始映射投影强度进行多项式拟合,构建平滑的投影强度曲线,用于逐像素获取最佳投影强度值,同步填补了因相机与投影机分辨率差异引起的映射孔洞,最终生成自适应条纹。最后,将生成的自适应条纹投射至被测物体,进行了相位解算和三维重建。实验结果表明:所提方法只需投影少量灰度图就能生成高动态范围的自适应条纹,实现了饱和区域相位信息的完整提取。相比于现有改进方法,面形三维重建的标准偏差分别减少了40%和28.6%,有效地提高了高反表面形貌测量精度。
自适应条纹投影 三维测量 最佳投影强度 多项式拟合 孔洞填补 adaptive fringe pattern three-dimension measurement optimal projection intensity polynomial fitting hole filling 
红外与激光工程
2023, 52(5): 20220825
作者单位
摘要
清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室,北京 100084
表面形貌检测是工业生产和科学研究所需的关键技术之一,高精度和高效率是该领域一直以来的发展方向。光学频率梳有着独特宽光谱、窄线宽和稳定频率的特性,展现了优越的计量潜力,在表面形貌测量领域有着重要的应用并取得了重要的进展。首先介绍了光学频率梳的定义;根据不同的技术路线,分类回顾了光学频率梳在形貌测量中的研究现状及特点;最后,对基于光频梳的形貌测量技术进行了展望。
光学频率梳 形貌检测 干涉 显微 轮廓术 
激光与光电子学进展
2023, 60(3): 0312013
作者单位
摘要
清华大学 精密仪器系 精密测试技术及仪器国家重点实验室, 北京100084
基于双光栅干涉扫描原理,通过复用透射光栅实现干涉扫描型光栅位移传感器的小型化开发。开发了适用于精密位移测量的光栅传感器原理样机。传感器的电路系统包括信号转换放大电路模块和置于传感器D-SUB接口外壳内的信号处理电路模块。通过15 pin接口输出四路电平为2.5±0.5 V的模拟差分信号,差分信号接口可用于高倍细分而达到高分辨率,具备RS422接口适配能力,可以提高传感器远距离传输的抗干扰能力。以电容传感器为基准,光栅位移传感器原理样机实现了±30 nm的重复性精度,满足10 mm/s的测量速度需求,10 s短时位移稳定性达到5 nm,6 h的长时间稳定性达到70 nm。
编码器 光栅 位移测量 稳定性 高精度仪器 Encoder Grating Displacement measurement Stability Hign precision instrument 
光子学报
2021, 50(9): 0912001
作者单位
摘要
1 清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室, 北京 100084
2 清华大学深圳国际研究生院先进制造学部, 广东 深圳 518055
距离测量作为几何量测量关键共性基础技术之一,在科学研究、高端装备制造及空间探测等领域有重要应用。新兴的双光梳绝对测距技术充分发挥了光学频率梳的时域超短脉冲和频域高分辨特性,能实现大范围、高精度、高测速的绝对距离测量。首先,在简要阐述双光梳基本原理的基础上,着重介绍了双光梳飞行时间法测距和相位法测距的研究进展;然后,介绍了双光梳测距技术的功能拓展、仪器化进程及应用实例;最后,对双光梳测距的发展进行了展望。
测量 绝对距离测量 双光梳 飞行时间法测距 相位法测距 仪器化及应用 
中国激光
2021, 48(15): 1504002
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Precision Measurement Technology and Instruments, Department of Precision Instrument, Tsinghua University, Beijing 100084, China
2 Division of Advanced Manufacturing, Graduate School at Shenzhen, Tsinghua University, Shenzhen 518055, China
Precise and fast determination of position and orientation, which is normally achieved by distance and angle measurements, has broad applications in academia and industry. We propose a dynamic three-degree-of-freedom measurement technique based on dual-comb interferometry and a self-designed grating-corner-cube (GCC) combined sensor. Benefiting from its unique combination of diffraction and reflection characteristics, the absolute distance, pitch, and yaw of the GCC sensor can be determined simultaneously by resolving the phase spectra of the corresponding diffracted beams. We experimentally demonstrate that the method exhibits a ranging precision (Allan deviation) of 13.7 nm and an angular precision of 0.088 arcsec, alongside a 1 ms reaction time. The proposed technique is capable of precise and fast measurement of distances and two-dimensional angles over long stand-off distances. A system with such an overall performance may be potentially applied to space missions, including in tight formation-flying satellites, for spacecraft rendezvous and docking, and for antenna measurement as well as the precise manufacture of components including lithography machines and aircraft-manufacturing devices.
Photonics Research
2021, 9(2): 02000243
作者单位
摘要
State Key Laboratory of Precision Measurement Technology and Instruments, Department of Precision Instruments, Tsinghua University, Beijing 100084, China
constant fraction discriminator (CFD) timeofflight (TOF) pulsed TOF laser rangending direct-current (DC) bias error 
Frontiers of Optoelectronics
2012, 5(2): 182

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