Author Affiliations
Abstract
University of Bremen, Bremen Institute for Metrology, Automation and Quality Science, Linzer Str. 13, 28359 Bremen, Germany
Digital speckle photography is a displacement field measurement method that employs laser speckles as surface markers. Since the approach requires only one reference image without a preparation of the sample and provides a fast, single-shot measurement with interferometric precision, the method is applied for in-process measurements in manufacturing engineering. Due to highly localized loads, higher-order displacement gradients occur in manufacturing processes and it is an open research question how these gradients affect the measurement errors of digital speckle photography. We simulate isotropic Gaussian surface topographies, apply a displacement field and then generate laser speckle patterns, which are evaluated with digital image correlation and subsequently the resulting random and systematic errors of the displacement field are analyzed. We found that the random error is proportional to the first-order displacement gradient and results from decorrelation of the laser speckles. The systematic error is mainly caused by the evaluation algorithm and is linearly dependent on the second-order gradient and the subset size. We evaluated in-process displacement measurements of laser hardening, grinding and single-tooth milling where we determined the relative error caused by displacement gradients to be below 2.5% based on the findings from the simulative study.
Digital speckle photography Digital image correlation Displacement gradients Systematic errors 
Journal of the European Optical Society-Rapid Publications
2023, 19(1): 2023012
曾媛 1,2,3,4钱晓晨 1,2,3,4顾页妮 1,2,3,4韩朝霞 1,2,3,4陶春先 1,2,3,4
作者单位
摘要
1 上海理工大学 上海市现代光学系统重点实验室, 上海 200093
2 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
3 上海理工大学 教育部光学仪器与系统工程研究中心, 上海 200093
4 上海理工大学 上海光学仪器研究所, 上海 200093
提出了基于傅里叶变换的双曝光散斑场的全场数字化测量。对双曝光散斑图进行傅里叶变换得到条纹图以灰度归一法和相位构造法将其优化,获取低噪声、高对比度的散斑干涉条纹。平面位移的测量实验结果表明,数字散斑照相技术适合计算机进行自动条纹识别和位移场计算,能得到较为精确的水平位移值,可实现变形场的精准测量。
傅里叶变换 数字散斑照相 变形场 Fourier transform digital speckle photography deformation field 
光学仪器
2018, 40(1): 1
作者单位
摘要
昆明理工大学 理学院 激光研究所, 昆明 650500
散斑照相计算面内位移时, 传统算法直接使用散斑图傅里叶变换的功率谱信息, 最小可检测位移量会受到散斑尺寸的限制。为了解决这一问题, 采用基于傅里叶变换相位信息的新算法进行了理论分析, 证明了新方法中最小和最大可检测位移量取决于所用光电转换器件(如CCD或CMOS)的像元间距和光敏面大小, 与散斑尺寸无关。结果表明, 该方法的测量范围最小可达2pixel间距, 最大可达光电转换器件光敏面宽度的一半。实验测量与理论值吻合。
傅里叶光学 散斑计量 相位法 散斑照相 面内位移 Fourier optics speckle metrology phase method speckle photography in-plane displacement 
激光技术
2017, 41(4): 473
刘喆 1,2刘海欧 1,2
作者单位
摘要
1 长春理工大学 光电信息学院光电工程分院, 长春 130012
2 中国电子科技集团公司光电研究院, 天津 300000
为了解决全息干板使用过程中显影、定影等一系列繁琐的问题, 应用电寻址液晶(EALCD)和传统的散斑照相光路相结合, 用CCD代替底片或全息干板记录散斑图样, 用EALCD实现散斑图的再现, 所有散斑图样都由计算机存储, 这样就弥补了传统散斑照相技术的不足。对测量的基本原理、实验光路的布置进行了研究, 给出了实验结果, 记录和再现光路都是在泰曼格林光路的基础上进行修改, 整个实验过程光路结构简单, 应用的光学元器件少, 将EALCD放置在光路中的相应位置实现杨氏条纹的再现, 实验结果准确可靠、测量精度高。
散斑照相 杨氏条纹 位移 speckle photography EALCD electrically addressed liquid crystal display (EAL Young’s fringes displacement 
光电技术应用
2016, 31(1): 74
作者单位
摘要
北京信息科技大学 仪器科学与光电工程学院, 北京 100192
数字散斑照相术通常测量刚体的面内位移。从基本原理着手, 研究了基于散斑照相术的两种常用方法, 即数字图像相关法和傅里叶变换法。论述了数字图像相关法中的亚像素梯度算法, 讨论了如何选择子区的大小, 优化测量结果;傅里叶变换法通过对散斑图进行傅里叶变换和数学形态学等一系列操作, 获得精确的条纹间距, 从而更好地计算面内位移。实验结果表明, 傅里叶变换法的测量精度要高于数字图像相关法。
散斑照相术 数字图像相关 傅里叶变换 speckle photography digital image correlation Fourier transform 
光学技术
2013, 39(4): 343
作者单位
摘要
长春理工大学现代光学测试实验室, 吉林 长春 130022
基于散斑照相术的基本原理,利用电荷耦合器(CCD)记录,电寻址液晶(EALCD)再现,从而对物体三维变形进行了相位的测试。用数字技术实时显示干涉条纹,取代了传统散斑照相术中的记录干板,省去了传统方法中干板显影、定影等化学处理过程;利用数字图像处理技术实现了四步相移法,并通过相位展开实现了三维变形相位测试,省略了压电位移器、位移控制器等器件,简化了测试系统,缩短了测试时间,测试精度容易达到λ/10。实验研究表明,该研究方法简单、高效,能快速获得具有高对比度的散斑条纹。
测量 散斑照相术 电荷耦合器 电寻址液晶 四步相移法 三维变形测试 
激光与光电子学进展
2011, 48(11): 111202
作者单位
摘要
1 北京理工大学 理学院力学系,北京 100081
2 北京理工大学 理学院力学系,北京 100081,
3 清华大学 航空航天学院力学系,北京 100084
提出了一种新颖的人工亚微米/纳米散斑制作技术.采用超声波分散亚微米/纳米颗粒,然后利用范德华力、静电力和毛细力将其吸附在试件表面.在特定分辨率的扫描电镜下,物体表面的亚微米/纳米颗粒可以看作是亚微米/纳米散斑.此外,发展了一种测量面内亚微米/纳米级变形的电子显微镜散斑照相技术.详细介绍了人工制作亚微米/纳米散斑和电子显微镜散斑照相技术,实验验证了技术的可行性
实验力学 电子显微镜散斑照相技术 亚微米/纳米散斑 超声波分散技术 Experimental mechanics Electron microscope speckle photography Sub-micron or nanometer speckle Ultrasonic dispersing technique 
光子学报
2009, 38(1): 64
作者单位
摘要
扬州大学工学院力学室, 扬州 225009
提出了利用偏振扫描相机进行激光散斑照相, 研测了物体的二维热形变场。全部动态过程的信息可记录在同一张散斑图上, 且在全场滤波时可连续再现热形变物体的二维变形信息。
散斑照相 偏振扫描相机 动态热形变场 
中国激光
1998, 25(6): 509
作者单位
摘要
山东工业大学机械学院,济南 250061
红宝石脉冲激光器和外同步触发信号结合实现了齿轮轮齿动态散斑图的记录.用精确的时间延时得到齿轮轮齿完整啮合过程的二次曝光散斑图,经图像自动处理系统分析,获得了轮齿完整啮合过程的动态变形.实测值与有限元计算结果的变化趋势一致.
动态散斑照相 图像处理 齿轮 
中国激光
1997, 24(11): 1053
陈方 1,2,3,4C. T. Griflen 1,2,3,4Y. Y. Hung 1,2,3,4
作者单位
摘要
1 Department of Mechanical Engineering
2 Oaklang University
3 Rochester Hills
4 MI 48309 U. S. A.
给出了一个测量物体刚体位移的数字白光散斑照相术。数字傅里叶交换从双曝光数字白光散斑图用来产生杨氏条纹。该杨氏条纹能够用数字傅里叶变换结合条纹重构进行自动分析。此外,给出一种条纹质量增强的方法。
数字白光散斑照相术 刚体位移 条纹增强 
光学学报
1995, 15(9): 1235

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