作者单位
摘要
1 河北工业大学机械工程学院,天津 300130
2 哈德斯菲尔德大学精密技术中心,西约克郡,哈德斯菲尔德 HD1 3DH,英国
Overview: Due to the large dynamic range and high precision, the optical 3D measurement technology based on phase calculation is widely used in aerospace, automobile manufacturing, biomedicine, cultural relics protection, and other fields to measure a type of surface. For example, fringe projection profilometry and phase measurement deflectometry are used to measure diffuse and specular surfaces, respectively. With the development of advanced manufacturing technology, the measurement of one type of surface cannot meet the current situation. In the existing research on diffuse and specular composite surfaces, 3D topography restoration of large gradient and discontinuous composite surfaces has been achieved. The composite surface measurement system based on fringe projection and fringe reflection can obtain absolute phase rapidly through the multi-color channel of the camera. However, the multi-color channel of the camera not only realizes the rapid measurement but also introduces the errors such as crosstalk and chromatic aberration into the system, which limits the accuracy of 3D topography restoration of composite surface objects. Crosstalk mainly comes from the process of simultaneously shooting different color stripes projected by the projector to the diffuse part of the object and displayed by the transparent display screen on the mirror part of the object. The color difference mainly comes from the different color stripes displayed by the double screen transmission of the mirror part, and there is a phase difference between the absolute phase of the two colors. Therefore, this paper studies the crosstalk elimination method based on the matrix and the color difference elimination method of absolute phase corresponding pixel deviation. Based on the crosstalk matrix, the crosstalk matrix of the projector and the transparent screen is calculated respectively according to the color light intensity relationship between the color camera, projector, and transparent screen. The stripes of different colors projected on the diffuse surface and mirror of the composite object are separated, and the absolute phase of the two parts is obtained. The absolute phase in the horizontal and vertical directions of each color channel was obtained by color orthogonal stripes, and the relationship between phase difference and pixel deviation between color channels was established to complete the pixel matching of different color channels. Finally, the pixel matching points are converted into the matrix obtained by two-dimensional interpolation to realize the pixel deviation correction of each pixel point and eliminate the influence of color difference. The experimental results show that the proposed method reduces the root mean square error of the composite step from 0.479 mm to 0.030 mm, and improves the measurement efficiency and accuracy.
光学测量 复合表面 多颜色通道 相位测量 色差与串扰 optical measurements composite surface multiple color channel phase measurement chromatic aberration and crosstalk 
光电工程
2023, 50(4): 220340
肖月新 1†张宗华 1,2,*†刘硕 1李梓瑜 1[ ... ]高峰 2
作者单位
摘要
1 河北工业大学机械工程学院,天津 300130
2 哈德斯菲尔德大学精密技术中心,英国 哈德斯菲尔德 HD1 3DH
光学三维形貌测量技术具有无损、快速、高精度等优势,被广泛应用于不同领域。工业生产及现实生活中的镜面/漫反射复合表面三维形貌的快速、高精度测量一直是未解决的难题。提出一种基于条纹投影和双屏透射显示的镜面/漫反射复合表面测量方法,并对系统的非线性响应进行了补偿。首先,普通屏和透明屏分别显示绿色条纹,被镜面部分反射,投影仪投射蓝色正弦条纹图到漫反射部分;其次,相机采集不同颜色的变形条纹图;然后,三维标定获取系统参数,通过相位与深度的关系恢复物体的三维形貌;最后,校正系统的非线性响应误差并进行补偿,提高三维测量精度。实验结果表明:该方法能够实现非连续复合表面物体三维形貌的高精度测量。
复合表面 系统标定 相位解算 非线性响应 
激光与光电子学进展
2023, 60(3): 0312024
作者单位
摘要
河北工业大学机械工程学院, 天津 300130
基于全场相位计算的光学测量方法可获取物体表面的三维(3D)形貌,全场条纹投影轮廓术和相位测量偏折术分别用于漫反射表面和镜面物体形貌的测量。工业生产和日常生活中存在许多由漫反射面和镜面共同组成的复合表面物体,快速测量这些物体的表面形貌是保证其质量的关键。因此,提出了一种基于相位测量偏折术和条纹投影轮廓术的复合表面3D形貌测量方法,同时建立了相应的仿真系统。仿真分析了不同结构参数对3D测量结果的影响,对测量系统参数进行了优化,得到最佳参数配置。仿真和实验结果表明,优化后的测量系统能准确、高效地获得复合表面物体的3D形貌数据。
三维形貌测量 复合表面 仿真分析 相位测量偏折术 条纹投影轮廓术 
激光与光电子学进展
2020, 57(19): 191202
作者单位
摘要
河北工业大学 机械工程学院,天津 300130
光学三维测量技术以其非接触、无损及快速测量的优势被广泛应用于不同领域。已有的条纹投影和条纹反射测量术分别适用于漫反射表面和镜面表面。然而,航空航天和先进制造中存在许多漫反射和镜面反射表面同时存在的复合反射表面。提出一种基于结构光投影和反射的方法来实现复合表面形貌的快速测量。首先,投影仪投射蓝色正弦条纹图于被测物体表面,同时显示屏显示的红色条纹被镜面部分反射。其次,彩色相机采集经被测表面调制的变形条纹图。然后,从相机不同颜色通道中提取对应不同类型反射表面的变形条纹,并计算变形条纹图的绝对相位。最后,通过系统标定建立相位信息与深度之间的直接关系,得到被测复合表面的三维形貌。实验结果表明:该方法不仅能够有效地实现非连续复合表面物体的测量,还能够同时测量独立的漫反射和镜面反射表面的三维形貌。
复合表面 结构光三维成像 系统标定 相位计算 complex surface structured light 3D imaging system calibration phase calculation 
红外与激光工程
2020, 49(3): 0303015
作者单位
摘要
浙江工业大学激光加工技术工程研究中心, 浙江 杭州 310014
采用大功率连续横流CO2激光对化学复合镀NiAl/纳米Al2O3复合镀层进行激光熔凝处理,并对熔凝层的抗高温氧化性能进行研究。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)等分别对高温氧化前后的表面形貌、物相组织和元素组成进行表征分析。与复合镀层和基体试样相比,激光熔凝后表面抗高温氧化性能明显提高,这一方面与激光熔凝镀层中的金属间化合物NiAl2O4、Ni0.77AlFe0.23在800 ℃时具有良好的抗高温氧化性有关,另一方面是由于激光熔凝后镀层表面形成了连续致密的氧化膜。
激光技术 激光熔凝 化学复合镀 抗高温氧化性 激光复合表面改性 
激光与光电子学进展
2013, 50(1): 011404
作者单位
摘要
华南理工大学应用物理系, 广州 510641
将二元的金属-介质非均匀复合物的等效介质理论推广到三元的情况,并由此计算出两种铝阳极氧化着色膜(Au-Cu-Al2O3,Ag-Cu-Al2O3)试样的反射谱。与实验结果对比可看出,计算曲线与实验曲线大致相符,表明了该计算方法在一定范围和条件下的适用性,从而为多元复合表面材料光特性的理论研究提供了一种可行的方法。
三元复合表面 等效介质理论 反射谱 
光学学报
1997, 17(7): 879

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