1 内蒙古工业大学 机械工程学院，内蒙古 呼和浩特 010051
2 内蒙古自治区特殊服役智能机器人重点实验室，内蒙古 呼和浩特 010051
基于三角测量原理的条纹投影轮廓测量系统中，倾斜投影到参考平面上的条纹将产生周期展宽现象，引起相位失真甚至影响测量精度。论文以条纹位置为控制变量推导出条纹周期校正的线性数学模型，通过简便的标定获得模型参数，由此反算出新的待投影条纹，并在参考平面上获得周期分布的投影条纹。实验结果表明校正后的条纹周期变化范围在±0.1像素内，并且该方法能够获得更为精确的三维轮廓测量结果。
1 内蒙古工业大学 机械工程学院，内蒙古 呼和浩特 010051
2 内蒙古机电职业技术学院 机电工程系，内蒙古 呼和浩特 010070
为了实现缺陷圆圆心与半径参数的检测，本文提出一种基于随机抽样与投票策略的检测方法。通过在目标轮廓上随机提取三点并由此获得任意两条弦，计算它们各自对应的垂直平分线的交点。重复上述过程可得到若干候选圆心坐标，应用投票策略检测出频数最高的坐标值，得到理想圆心。在此基础上再根据投票策略获取半径参数。仿真和实验结果表明，本文方法适应性强，鲁棒性好，可应用于不同类型缺陷圆检测；其检测结果准确可靠，易于实现，可以满足工程应用需求。
缺陷圆检测 随机抽样 投票策略 圆形参数 defect circle detection random sampling voting strategy circle parameters 太赫兹科学与电子信息学报
2020, 18(6): 1122
内蒙古工业大学 机械工程学院，内蒙古 呼和浩特 010051
傅里叶变换轮廓术（FTP）复原三维形貌时，用来提取基频成分的带通滤波器对测量精度有很大影响。传统二维滤波器如汉宁窗或高斯窗为对称滤波器，其截止频率的大小受条纹空间频率即基频与零频间的距离所限，经常会导致基频成分提取不完整，有用信息缺失。为解决此问题，在二维汉宁滤波器基础上，提出一种椭圆形底部形状的二维非对称滤波器，在不同频率方向上具有不同的频率响应和截止频率，可提取出更为完整的基频成分。台阶和阵列物体的模拟实验表明，二维非对称滤波器对2个物体的复原精度相比于传统汉宁滤波器分别提高了39.5%和55.6%。
光学三维测量 傅里叶变换轮廓术 二维非对称滤波器 测量精度 optical three-dimensional measurement Fourier transform profilometry 2D asymmetric filter measurement accuracy
1 内蒙古工业大学机械学院, 内蒙古 呼和浩特 010051
2 赤峰市产品质量计量检测所, 内蒙古 赤峰 024005
针对激光三角测量系统得到的含局部弯曲的光带图像,提出了一种基于傅里叶-极坐标变换算法检测局部弯曲的方法。通过计算得到光带的法线方向,将空域图像在法线方向上进行灰度投影,直接得到了局部弯曲量。该方法计算过程简捷,对随机噪声与光带强度的不一致分布具有较好的免疫力。理论分析与实验测试证实了该方法的有效性。
机器视觉 局部弯曲检测 傅里叶-极坐标变换 光带图像
基于显微白光干涉术,利用扫描干涉显微镜对四台阶面阵微光栅记录了128幅白光干涉图,并分别运用重心法、空间频域算法、移相算法及包络曲线拟合法对扫描干涉图进行了分析处理。被测微光栅的形貌及周期在各算法下均完全吻合,台阶总高最大相差0.8%。同时,用美国Veeco白光轮廓仪对同一样品的形貌及光栅周期进行了测试,数据显示两者结果非常吻合,仅台阶总高相差0.7%。研究结果表明,所采用的四种算法均适用于微观三维形貌的测量。
白光干涉 干涉显微镜 重心法 空间频域算法 移相算法 包络曲线拟合法 微光栅 white light interferometry interferometric microscope centre of gravity algorithm spatial frequency domain algorithm phase shift algorithm envelope fitting algorithm micro grating
白光干涉术测量表面形貌, 解决了单色光干涉测量中的相位不确定困扰。基于扫描白光干涉术的空间频域算法, 具有受噪声影响小、计算精度高的优点。运用这一算法通过 Mirau扫描干涉显微镜对台阶状样品表面进行了两次白光扫描测试, 得出了台阶表面形貌结果, 且两次测量的台阶高度相差不超过 1 nm。同时, 利用 Zygo Newview 7200白光形貌仪对同一样品表面进行了测试对比, 结果表明:两者得到的样品表面形貌一致, 台阶高度相差 0.9 nm。此外, 实验数据处理的结果还表明:运用空间频域算法进行分析时二阶以上的色散完全可以忽略。
白光干涉 空间频域算法 三维形貌 干涉显微镜 white light interferometry frequency domain algorithm three dimensional topography interferometric microscope
内蒙古工业大学机械学院, 内蒙古 呼和浩特 010051
使用同步移相干涉仪重建波前相位时，需要对移相干涉图进行准确的位置配准和目标区域确定以保证重建精度和相位解缠绕算法的成功实施。提出一种基于统计分析方法的圆形域同步移相干涉图位置配准技术，对一组包含不同相位分布的干涉图按照对应像素位置进行方差分布函数计算；利用最大组间方差法完成阈值分割，从而分离出干涉图像的背景与目标区域，通过梯度运算检测出目标区域的轮廓；利用改进Hough变换算法估计出各个轮廓的绝对位置和半径参数。数值仿真结果表明，当轮廓半径大于64 pixel时，该方法的配准精度可以达到0.5 pixel。通过建立自参考同步移相干涉仪对该方法的可靠性与实用性进行实验验证。
物理光学 同步移相干涉仪 圆形域干涉图 位置配准 统计分析方法
随着近代光学、光通信等领域的迅猛发展,光学元器件的微小化已成为一个重要的发展趋势。球面是微小光学元件常见的一种面形。研究了一种基于虚光栅移相莫尔条纹术测量小球面曲率半径的方法。实验以Askania环形球径仪配备的曲率半径为17.92mm的标准凸球面样板为例,利用干涉显微镜拍摄了一幅含有载频的被测球面非接触干涉图,通过运用4幅虚光栅、图像相乘、频域滤波和四步移相等算法得到了被测球面的曲率半径。测量均值为R=17.97mm。实验结果表明:用虚光栅移相莫尔条纹法测量小球面曲率半径是完全可行的。
虚光栅 移相干涉术 莫尔条纹 空间载频干涉术 曲率半径 图像处理 virtual grating phase shift interferometry Moiré fringe spatial carrier interferometry curvature radius image processing
南京理工大学,电子工程与光电技术学院,江苏,南京,210094
主动抗振技术是目前抗振干涉仪中研究的难点,其代价小、易于实现的方案是机电反馈式.在这种技术中振动信号的探测很关键,基于文中提出的采用单个光电二极管探测相位的抗振技术,获取的相位量数字化后由数字信号处理器分析得到应该补偿的振动量,送压电陶瓷(PZT)进行补偿.论述了系统各部分的工作原理和电路设计,并给出了实验结果.实验表明,本方案对于小于100wave·Hz的振动具有较好的效果.
自适应抗振 相位探测 干涉仪 Adaptive vibration-resistant Phase detecting Interferometer
