基于光纤的三维电子散斑干涉测量系统设计

为了实现物体三维变形非接触测量,设计了基于电子散斑干涉技术的三维变形测量系统。该系统中采用了一分五型分束光纤,这根光纤在系统中起到分光和传光的作用,使系统所需器件相比一般的设计系统要少。为了获得变形的量化数值,系统将电子散斑技术与相移技术结合在一起,由压电陶瓷引入相移,并采用“4+1”相移算法计算变形量。该系统可以实现面内及离面变形的独立测量,进而实现物体三维变形的测量。以带缺陷的木板和钢板为测试对象,进行了物体面内、离面和三维变形的测量,结果表明设计系统可以实现各种变形的测量。     

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.     

数字散斑干涉中的条纹处理和相移技术

数字散斑干涉技术可以用来测量物体的微小形变及位移,因其具有较高的精度和全场非接触测量的特点,它被广泛的应用于工业检测、航空航天和生物医学等领域.在该技术中干涉条纹的处理以及相位值的获取是至关重要的.本文介绍了数字散斑干涉技术中条纹处理的各种方法,包括增强、滤波、二值化和骨架线提取等,同时介绍了利用相移技术精确地计算相位...     

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。     

基于空间相移技术的平面干涉仪系统设计

时域相移技术由于需要在时域采集多幅干涉图而只擅长用于静态检测。为改善测量的动态特性,现提出了基于空间相移技术的平面干涉仪系统。采用基于偏振干涉和光栅分光的单CCD成像空间相移系统设计方案,设计了具有折叠式布局特点的干涉仪光路系统,建立了系统机械结构三维模型,结构紧凑、调整方便,并运用四步相移算法进行了模拟试验后数据处理。结果表明,所设计系统能够满足动态测量要求。     

基于电子散斑干涉技术的微变形场测量及残余应力分析

基于电子散斑干涉原理搭建了测量试验平台,通过数字图像处理,得到电子散斑干涉条纹图像,实现了对一维微变形场的测量,对比测量结果与仿真结果,验证了该测量方法的可行性。结合盲孔法测量残余应力的原理,用电子散斑干涉装置取代盲孔法中的应变花来测量因钻孔产生的变形,并由此解残余应力。试验结果表明,基于电子散斑干涉技术的盲孔法残余应力测量系统简单,可行,高效,具有很大的工程应用价值。     

基于支持向量机的油管内外表面缺陷识别方法

由于根据漏磁信号难以准确识别出油管内、外表面缺陷,为此提出了基于支持向量机(SVM)的油管内外表面缺陷识别方法。采用时频分析技术提取了用于区分油管内外表面缺陷的漏磁信号时域和频域特征量,然后将其作为油管内外表面缺陷识别SVM模型的样本数据,采用改进的云自适应粒子群(MACPSO)优化算法对SVM识别模型的参数进行优选,结合优选的模型参数和样本数据训练构建油管内外表面缺陷识别SVM模型。实验结果表明:该智能识别方法能够有效区分油管的内外表面缺陷,识别准确率高于90%。     

基于光力学的剪切散斑技术及其应用

介绍一种用于测试离面位移导数场的电子剪切散斑法,并对其原理进行了详细阐述。采用电子剪切散斑法,对典型圆盘试件进行了机械载荷作用下实验,得到了表示离面位移导数的干涉图,最后作为实际工程应用,对塑封产品进行了热载荷作用下的无损检测,成功识别到了缺陷部位,结果以蝴蝶形图案显示。通过圆盘试件和塑封材料实验,表明电子剪切散斑技术的装备简单,操作方便,能够较为准确的确定缺陷部位和大小,是较为理想的无损检测技术。     

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.     

基于相移电子莫尔条纹的深度非球面检测

通过相移技术检测深度非球面波前时,CCD相机和计算机分辨率受到Nyguist频率的限制.基于相互平行相移莫尔条纹干涉技术,我们提出一种新颖有效的检测技术.相互平行的相移电子莫尔条纹是由计算机产生三幅光栅作为参考波前,分别和输入被检干涉图相叠加,并通过低通滤波器滤波滤掉高频而得到的.最后,由三步相移算法,我们得出非球面的面形分布.     

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.     

加权多步波长移相算法研究

波长移相干涉技术通过改变光源的波长实现移相,可以克服硬件移相引入的误差,同时原理上可以实现多组干涉信号的分离。主要应用于大尺寸干涉仪及需要分离多表面干涉信号的系统中。加权多步波长移相算法是其主要的算法,中心思想是通过时域加入合适的窗函数,抑制寄生信号,提出包含轮廓或厚度信息的有用信号。文中介绍其设计思想,进行算法设计,并对一光学件进行了测试和比对。     

基于计算机视觉的织物疵点自动检测的研究方法

织物疵点采用自动检测代替传统的人工检测是纺织品质量控制和管理的重要环节,同时又是纺织自动化的重要标志之一。简要综述了近年来计算机视觉在织物疵点领域的应用和发展情况,着重讨论了自动检测技术近期所涉及的各种方法及其在疵点检测上的应用。开发适合我国的织物疵点自动检测系统,具有深远意义。     

数字化白光扫描干涉仪的研究

研究并设计实现了微形貌测量白光扫描干涉仪系统和光纤偏振耦合点监测白光扫描干涉仪系统.前者采用Mirau相移干涉形式,用压电陶瓷传感器PZT作移项器,主要用于微形貌测量,精度可达nm量级.后者采用光路补偿白光Michelson干涉形式,用格兰棱镜对偏振态进行调整控制,用移动参考臂来补偿由于耦合点所造成的光程差,光纤寄生偏振耦合测试仪的空间分辨率达到50mm,测量范围达到1km,探测灵敏度不小于-80dB(耦合模式与主模式的功率比).     

基于狭缝光阑的剪切散斑干涉动态测量

为了精确、实时地测量物体表面的动态形变,提出了基于狭缝光阑的空间载波剪切散斑干涉系统。该系统通过倾斜迈克尔逊干涉仪的一个平面镜来产生剪切量和载波频率,实现空间频谱的移动;采用一个可调节的狭缝光阑控制散斑大小和空间频谱宽度。基于傅里叶变换与反变换在空间频率域上提取所需的频谱并计算相位图,最后通过一幅干涉条纹图得到相位分布信息。采用该系统对一个中心加载、四周固支的薄铝板进行了动态测量,分析了光学系统参数对测量结果的影响。结果表明,采用像素尺寸为4.65μm×4.65μm的高分辨率相机,焦距为8mm的成像镜头,设置剪切量为25mm,狭缝光阑X方向的尺寸为1mm时,可得到高质量的剪切散斑相位图。该方法可以在25frame/s的采集速度下,以43.6°的视场角实现动态形变的测量,可测形变峰值为0.5~30μm。     

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.     

波长移相干涉仪的算法研究

叙述了波长移相干涉仪的基本原理,分析了其特点,对传统硬件移相干涉仪和波长移相干涉仪进行了比较,指出了它们的优缺点和应用范围.以美国New Focus公司的可调谐半导体激光器为例,简述了实现波长调谐的硬件.文中将波长移相干涉仪算法分成三类:加权多步波长移相算法、基于傅里叶变换的波长移相算法和多波长算法,对这三类算法进行了较详细的叙述和分析,指出了各自的优缺点和应用范围.基于傅里叶变换的波长移相算法,提出了结合差分运算的适合于台阶测量的新算法,克服了已有算法中需要参考基准和参考面的缺点,提高了算法的实用性.