在基于条纹投影的物体表面形貌测量中,条纹相位畸变是影响物体测量精度的主要因素。为了准确判断条纹相位是否发生相位畸变,在相位矫正算法中借助傅里叶变换,从频域中分析条纹图样,形成了一种基于频域分析辨别干涉条纹相位畸变的技术。利用迈克耳孙干涉的基本原理搭建平行光束干涉投影装置,将干涉条纹投射到光屏上,通过CCD相机进行图像采集,并将得到的干涉条纹图像传输到计算机上,再利用小波滤波对图像进行滤波,噪声和干扰通过傅里叶变换将空域图像转换为频域图像,分析频域图像中的基频临近位置的能量分布信息,判断是否发生相位畸变。实验结果表明,该方法能够准确判别采集条纹图像是否发生相位畸变,识别灵敏度为60 mrad。

传统形貌测量多采用光栅投影, 其投影条纹的非正弦性及条纹密度的限制将影响形貌测量的精度, 为了实现高密度正弦条纹投影的可调性, 采用平行光干涉投影形成明亮且对比度高的正弦条纹, 避免条纹的正弦畸变。在平行光波阵面调制下, 通过相控阵调节两光束交会角度得到所需的条纹频率, 实现条纹投影的可调性, 再将调制后双频应用到解包裹中提高解相精度。对比分析了单频和双频解包裹条件下, 一个最大高度为35.80 mm物体形貌的恢复, 其最高点恢复相对误差分别为2.7%、1.6%。实验结果表明该方法具有有效性与可行性, 具有较高的精度。

传统傅立叶变换轮廓术多采用散光斜式投影，需要满足4个约束条件才能得到较为准确的相位与高度映射关系，并且散光投影带来的相位非线性二次项误差也会降低形貌恢复精度。为了能在欠约束条件下减少相位非线性误差的影响，建立了基于平行光干涉投影下的普适模型。平行光干涉投影下的参考平面相位沿着x轴呈线性变化，相位分布较散光或倾斜式投影更具准确性。对比分析了散光及平行光投影下被测物体的恢复情况，实验结果表明，新模型在欠约束条件下，具有较高的灵活性和可操作性，恢复精度良好，相对误差为1.1%。