1 太阳能高效利用湖北省协同创新中心, 湖北武汉 430068
2 湖北工业大学理学院, 湖北武汉 430068
3 湖北工业大学机械工程学院现代制造质量工程湖北省重点实验室, 湖北武汉 430068
针对工作台运动误差, 提出了一种基于计算全息的无衍射光莫尔条纹三自由度测量方法。通过液晶空间光调制器(SLM)生成无衍射光, 利用两束无衍射光干涉生成莫尔条纹。设计了无衍射光莫尔条纹三自由度测量光路, 建立了三自由度运动误差数学模型, 并用几何分析法将三种运动误差 (偏摆角、滚转角和俯仰角 )进行分离。利用旋转台模拟不同大小的三自由度运动误差, 带有误差信息的无衍射光和莫尔条纹图案分别由 CCD1和 CCD2接收。实验结果表明, 通过光斑中心偏移量计算出的实际运动误差值接近理论值, 测量误差不超过 0.0104°, 验证了无衍射光莫尔条纹三自由度测量系统的可行性与正确性。
三自由度测量 无衍射光 莫尔条纹 液晶空间光调制器 3-DOF measurement non-diffracting beam Moiré fringes SLM
1 湖北工业大学 机械工程学院,现代制造质量工程湖北省重点实验室，湖北 武汉 430068
2 湖北工业大学 理学院，湖北 武汉 430068
无衍射光莫尔条纹被广泛应用在精密测量领域中，实现无衍射光莫尔条纹中心的精确定位是高精度测量的关键。通过对无衍射光莫尔条纹图像特征进行分析，提出了一种无衍射光莫尔条纹的中心定位方法。该方法首先根据光强分布特征，提取莫尔条纹图像中两光斑中心局部同心圆区域；然后进行局部同心圆环检测，确定初始圆心集；再对初始圆心集进行聚类分析确定两光斑中心的初始位置；最后删除异常点并迭代求取两光斑中心较精确的位置，实现无衍射光莫尔条纹两光斑中心的定位目的。理论和实验结果表明该方法能快速、准确地同时确定两光斑中心位置，且误差小于1 pixel。
光斑定中 聚类 无衍射光 莫尔条纹 图像处理 spot centering clustering non-diffracting beam Moire fringe image processing
1 太阳能高效利用湖北省协同创新中心, 湖北 武汉 430068
2 湖北工业大学理学院, 湖北 武汉430068
3 湖北工业大学机械工程学院现代制造质量工程湖北省重点实验室, 湖北 武汉 430068
4 上海市激光技术研究所, 上海市激光束精细加工重点实验室, 上海 200233
高阶贝塞尔光束被广泛应用在激光加工和精密测量等领域。针对高阶贝塞尔光束的生成方法, 通过空间光调制器加载高阶相位全息图, 代替真实的螺旋相位板和轴锥镜。理论分析锥镜组合和相位叠加两种模式下的光场分布, 设计实验对比两种模式下的光束调制情况。研究结果表明, 相位叠加法的调制效果优于锥镜组合法, 而且操作灵活、能减小加工误差, 是一种有效的高阶贝塞尔光束的生成方法。
高阶贝塞尔光束 空间光调制器 全息图 螺旋相位板 轴锥镜 high-order Bessel beam spatial light modulator hologram spiral phase plate axicon
1 湖北工业大学机械工程学院现代制造质量工程湖北省重点实验室, 湖北 武汉 430068
2 湖北工业大学理学院, 湖北 武汉 430068
利用遮光阴影和频谱分析原理，对多种情况下的莫尔条纹表达式进行了分析和仿真验证，得到了两光栅圆心距和明条纹交点族序数对椭圆和双曲线莫尔条纹族形状的影响规律。研究结果表明，双曲线莫尔条纹族比椭圆莫尔条纹族更有利于识别与计量。基于同心圆光栅的透过率函数和计算全息，利用空间光调制器生成了同心圆光栅莫尔条纹，通过放大处理和选用合适的低通滤波器，得到了工程中应用比较广泛的双曲线莫尔条纹。
光栅 同心圆光栅 椭圆莫尔条纹 双曲线莫尔条纹 全息图 低通滤波器 激光与光电子学进展
2018, 55(7): 070501
