基于相移和颜色分光的电子散斑干涉瞬态三维变形测量方法

提出了一种基于相移和颜色分光的电子散斑干涉(ESPI)瞬态三维变形测量方法,该方法包括一个彩色CCD和红绿蓝三种不同波长的激光器,可同时采集来自三路的散斑干涉图像。物体面内水平方向、竖直方向以及离面方向的散斑干涉图像信息通过颜色分光实现分离,并利用相移算法对散斑干涉条纹图进行分析处理,分别解调出水平、竖直及离面方向的变形场相位,实现三维变形场的测量。模拟及实验分析表明,此方法能同时实现物体面内水平方向、竖直方向以及离面方向的变形测量,可用于物体表面的三维瞬态变形测量,也可单独完成面内或离面的二维变形测量。     

用投影散斑法测量三维微位移

采用光学非接触法测量三维微位移,基于三角测量法投影数字散斑照射参考面和待测物体表面,利用数字散斑相关法原理,求解变形位移信息,实验结果表明,数字散斑相关技术在三维变形测量的有效性和可靠性,并且为三维物体形变的测量提供了新的研究思路。     

基于偏转法的物体三维形貌测量

基于数字散斑干涉测量技术,组建一套基于偏转法的物体三维形貌测量系统。首先,通过精密旋转平台使被测物体偏转微小角度,在其表面引入包含该物体形貌信息的弯曲干涉条纹。然后由散斑干涉条纹图提取其相位分布,对滤波后的包裹相位图进行相位解包裹运算,得到相位的真实分布图。最后根据相位分布与物面高度的关系求解出被测物体的高度信息。实验结果表明采用偏转法的散斑干涉技术可以实现物体三维形貌测量,具有测量精度较高、易于实现等优点。     

一种机械零部件热变形的实时在线测量方法研究

为了测量机械零部件在加工使用过程的中热变形,采用数字散斑技术通过测量离面位移来实现对零部件热变形的实时、在线测量,并在理论分析的基础上,通过实验验证,证实了该方法的可行性。     

基于ESPI技术的物体缺陷自动识别技术

电子散斑干涉技术是变形和缺陷检测的重要技术方法,具有非接触、动态特性好、灵敏度高等优点.在缺陷检测中,以变形为载体,通过变形分布上的异常判别缺陷是否存在和大致位置.在这个过程中,如何摆脱人的主观判断,实现缺陷的自动识别,一直是一个技术难点.本文以实现缺陷自动识别为目标,探讨了电子散斑干涉技术的物体缺陷识别技术.总结了ESPI实现系统和变形测量的主要算法,包括时域相移干涉仪中算法、空域载波相移干涉仪中算法及空域相移干涉仪中算法,分析了各自的特点并进行了归类.描述了变形与缺陷之间的关系.讨论和总结了缺陷的时域识别方法和空域识别方法.分析了基于变形梯度的缺陷识别方法,并进行了改进.改进的方法引入了调节因子,提高了缺陷区与非缺陷区之间的界限,从而提高了该方法的缺陷识别能力.     

数字散斑干涉法测量金属热变形

首先阐述了数字散斑干涉法测量面内及离面变形量的原理和装置结构,并将其应用于铝合金材料的热变形测量中;结合数字图像处理技术,获得代表变形量的数字散斑干涉条纹图。结果表明数字散斑干涉测量法具有实时性强、结构简单、全场,非接触测量等优点。     

电子散斑干涉法测量金属表面受热变形及系统优化分析

为准确测量金属表面的受热形变,基于激光电子散斑干涉测量原理搭建了实验平台,实现了对金属受热形变的测量,经过数字图像处理,得到了金属表面形变的三维图形。为了优化测量效果,依托现有条件对所用激光光源进行了处理,并比对了不同粗糙度的物体测量效果。结果表明,使用经小孔滤波处理后的激光光源,可以得到效果更好的散斑图,而且粗糙的物体散斑对比度较高,可以有更高的测量准确度。所做工作可为测量金属表面形变提供实验方法,同时为提高散斑测量精度提供参考依据。     

用多模光纤作电子散斑位移实时测量

激光通过多模光纤,在出射端产生散斑场。采用电荷耦合器件CCD 作为接收元件,记录下物体位移前后散斑场的光强度分布,由微机分别计算出位移前后的散斑光强相关函数。两个相关峰的位置变化直接代表了物体位移的大小。这种电子散斑测量系统具有快速、准确、测量范围较大的特点,并可实时测量。     

有时间相移功能的三维电子散斑干涉仪的研究

本文在位相测量研究的基础上，成功研制了具有时间相移功能的三维电子散斑干涉仪，并将这一仪器应用在典型实验上，对其可靠性作了验证。本仪器在时间相移功能上能直接和独立得到U、V和W场。而且W场是测量的离面位移，是独立的分量，和U、V场无关，更符合工程测量的需要。     

基于迈克尔逊干涉仪的斜率与形状测量系统

运用迈克尔逊干涉仪的原理,可以十分容易地建立实时错位散斑斜率测量与条纹投射三维形状测量系统.通过一个压电陶瓷相移器,还能够在错位散斑斜率测量与条纹投射形状测量方法中实现自动相移技术下的相位测量.经过去除噪声、试验结果的计算机自动评价,测量数据的质量明显提高.使用这些技术,比较成功地完成了两项测试实验铝合金蜂窝板结构的内部缺陷检测和牙齿咬合面的形状测量,并给出了相应的实验结果和结论.     

Review of Electronic Speckle Pattern Interferometry （ESPI） for Three Dimensional Displacement Measurement

Three dimensional（3D） displacements, which can be translated further into 3D strain, are key parameters tor design, manufacturing and quality control. Using different optical setups, phase-shift methods, and algorithms, several different 3D electronic speckle pattern interferometry（ESPl） systems for displacement and strain measurements have been achieved and commercialized. This paper provides a review of the recent developments in ESPI systems for 3D displacement and strain measurement. After an overview of the fundamentals of ESP! theory, temporal phase-shift, and spatial phase-shift techniques, 3D deformation measurements by the temporal phase-shift ESPI system, which is suited well for static measurement, and by the spatial phase-shift ESPI system, which is particularly useful for dynamic measurement, are discussed. For each method, the basic theory, a brief derivation and different optical layouts are presented. The state of art application, potential and limitation of the ESPI systems are shown and demonstrated.     

基于数字全息技术的变形测量

全息技术在测量、防伪中有大量应用.数字全息技术采用数字记录和计算机处理,实现测量的方法上有其特点.本文重点对数字全息技术实现变形测量的方法和具体算法开展了研究.论文首先总结了数字全息技术应用中的基本问题,包括数字全息算法问题和噪声抑制问题等.叙述了基于数字全息技术的变形测量基本思想,及相位恢复算法,同时分析了几种变形测量的实现方法,并提出了"2+2"步变形测量方法.该方法相对于"1+1"步变形测量方法,提高了测量精度,同时比"4+4"步变形测量法提高了动态性.本文建立了实验系统,获得了硬币的数字全息图,实现了常用的"1+1"步变形测量方法、相移算法的变形测量方法以及"2+2"步变形测量方法,给出了"2+2"变形测量的实验结果.实验结果表明在数字全息技术中结合相移技术进行测量,可以提高物波再现精度,进而提高变形等的测量精度.     

Simultaneous in-plane and out-of-plane deformation measurement by speckle multi-recording method

An in-plane and out-of-plane deformation simultaneous measurement method using only two speckle patterns grabbed before and after deformation of an object with rough surfaces using two cameras has been proposed. However, there are some problems concerning the setup of optical system, the aspect ratio of grabbed image data and so on in the conventional method. To solve these problems, the new optical system is proposed by using the multi-recording technology. Though multi-recording technologies have been already employed conveniently in the off-axis digital holography, the technologies have not been used functionally enough in speckle interferometry. In this paper, an in-plane and out-of-plane deformation simultaneous measurement is performed by the proposed method based on multi-recording technology in speckle interferometry. From experimental results, it can be confirmed that the proposed optical system can measure simultaneously in-plane and out-of-plane deformations in high resolution by one camera.     

远距离处固体面内位移测量的研究

为了利用激光多普勒效应实现远距离处固体面内位移测量，研究了激光多普勒差动方法和锁相放大、同态滤波等技术，设计出能获得大的多普勒信号强度的差动光路，高灵敏度、大Q值的锁相放大器和能重构丢失信号的同态滤波器等。实验结果证明将由它们所组成的系统用于50m处固体的面内位移测量，效果令人满意，其相对误差约1％。     

Nanoscale surface deformation inspection using FFT and phase-shifting combined interferometry

In this paper, a flexible optical interferometer incorporated with both fast Fourier transform (FFT) and phase-shifting method is developed for three-dimensional (3D) testing of micro-components. Using light interference, microscopic optics, piezoelectric transducer (PZT) nanoscanning and a CCD camera, the proposed system can detect deformation and surface contour in the order of nanometers. An application of the proposed technique is demonstrated using two micro-components: a micro-beam in an accelerometer and a micromirror. The resulting interference fringes that are related to the deformation and surface contour are analyzed using FFT method or three-step phase-shifting method depending on the test surface features. Experimental results show the feasibility of the proposed method for 3D deformation and surface contour measurement of micro-components.     

金刚石复合片与硬质合金的钎焊研究

通过聚晶金刚石复合片与YG8硬质合金的高频感应钎焊试验,研究了不同钎料钎剂搭配对高频感应钎焊接头抗剪强度、焊缝厚度的影响,并用扫描电镜和电子探针观察、分析了焊缝的微观结构。结果表明,690℃钎焊温度下含Mn的1号钎料和活性温度较高的QJ102钎剂是最佳搭配方案。探讨了聚晶金刚石复合片的特殊钎焊工艺,认为采用复焊方法可以大幅提高钎焊接头的抗剪强度。     

基于Grassmann流形和投影群的目标跟踪

针对现有的基于线性空间的目标跟踪方法对于跟踪经历大幅度非平面位姿变化的目标容易发生跟踪偏移的问题,利用李群空间的非线性特性,提出了基于Grassmann流形和投影变换群(SL(3)群)的双模视频目标跟踪算法。运用Grassmann流形状态空间的内蕴几何特性,建立目标表观模型,采用SL(3)群建立目标的几何形变模型,将目标的状态变化看作是流形上的点沿着测地线移动,设计双模粒子滤波算法完成目标跟踪。基于流形上的测地线距离度量提出目标特征空间更新策略,确保特征空间的准确性。实验结果表明,该算法对目标在经历大幅度非平面的几何形变、光照变化及部分遮挡情况下,都能够实现稳定的跟踪。