1 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室, 陕西 西安 710049
2 西安交通大学苏州研究院, 江苏 苏州 215123
3 西安工业大学机电工程学院, 陕西 西安 710021
针对传统阴影叠栅轮廓术深度测量范围有限的问题, 根据阴影叠栅条纹对比度的变化特点, 提出了大深度范围内的阴影叠栅轮廓新型测量方法。该方法将光栅置于不同的高度, 在物体表面形成叠栅条纹, 通过将不同高度范围内的条纹相位测量结果相互融合, 实现了大深度范围内的阴影叠栅轮廓测量。分析了光栅处于不同位置时叠栅条纹的相位分布特点, 提出了基于重叠区域的相位融合方法和误差补偿方法。通过实验验证了所提出方法的可行性和准确性。
测量 深度测量范围 阴影叠栅轮廓术 相位融合 Talbot效应 叠栅迭代误差补偿 光学学报
2016, 36(12): 1212001
1 西安工业大学机电工程学院, 陕西 西安 710021
2 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室, 陕西 西安 710049
传统的相移阴影叠栅轮廓术在垂直于光栅面方向移动光栅实现相移，由于相移是非线性的，需要较多帧的条纹图进行相位解调。为了减少条纹图帧数，节约测量时间，并简化测量过程，提出一种基于主量分析法的三帧随机相移阴影叠栅技术。主量分析法通过时域平均去除背景，对较少帧的条纹图直接使用主量分析法会产生直流分量去除误差，因而先将条纹图正则化，再应用主量分析法求取相位。实验表明，相对于直接使用主量分析法，利用正则化主量分析法可以明显减小测量误差。分别使用正则化主量分析法和五步相移法对同一物体表面进行测量，两次测量结果之差在±5 μm内，说明了正则化主量分析法的有效性。
衍射 光学三维测量 阴影叠栅轮廓术 主量分析法 相位 激光与光电子学进展
2016, 53(10): 100501
1 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室, 陕西 西安 710049
2 西安交通大学馥莉食品装备工程与科学学院, 陕西 西安 710049
3 西安工业大学机电工程学院, 陕西 西安 710021
传统的阴影叠栅轮廓术的测量深度十分有限。根据点光源照明下Talbot自成像的空间分布规律，提出将点光源下的Talbot效应应用于阴影叠栅三维轮廓测量的方法。推导点光源模型下阴影叠栅测量系统中相机接收到的光强随物体到光栅距离变化的数学表达式。数值模拟和实验表明，相对于传统的阴影叠栅轮廓术，利用Talbot效应会大大增加阴影叠栅轮廓术的测量深度。分别使用文中所提出的方法和传统的阴影叠栅轮廓术对同一物体表面进行测量，两次测量结果之差在±5 μm 内。说明将点光源下的Talbot效应应用于阴影叠栅轮廓测量能够准确地反映物体表面的三维形貌。
测量 光学三维测量 阴影叠栅轮廓术 菲涅耳-克希霍夫积分 Talbot效应
