单根多模光纤数字扫描成像方法

针对现有多模光纤数字扫描成像方法,形成扫描聚焦光斑计算量大、速度慢的问题,提出了一种基于自适应并行坐标（Adaptive Parallel Coordinate,APC）算法的单根多模光纤数字扫描成像方法,通过控制多模光纤输入端的光场,在单根多模光纤出射端实现光斑的聚焦和扫描。建立了单根多模光纤数字扫描成像数学模型;采用自适应并行坐标算法对空间光调制器（Spatial Light Modulator,SLM）加载相位进行优化,有效缩短了扫描聚焦光斑的形成时间,提高了成像速度。实际生成3030个聚焦光斑,对50 m50 m范围的分辨率板进行扫描成像。实验证明,该方法实现了单根多模光纤对距离光纤端面60 m处平面内的目标成像,分辨率达到2.46 m。     

单条纹截面轮廓传感器的设计与标定

为实现单条纹截面轮廓传感器的设计与标定,建立了单条纹截面轮廓传感器测量物体表面点空间坐标的数学模型,基于此模型分析了单条纹截面轮廓传感器的测量误差,得出了传感器各结构参数与测量误差之间的关系.在综合分析各结构参数对测量误差的影响的基础上,得出了传感器结构参数设计的依据,并给出了结构参数设计及标定的实例.最后,通过实验的方法对传感器的测量精度进行了验证.实验结果表明:深度测量相对误差＜0.3%,重构的复杂表面具有良好的视觉效果.     

单条纹截面轮廓传感器设计与标定

为实现单条纹截面轮廓传感器的设计与标定,建立了单条纹截面轮廓传感器测量物体表面点空间坐标的数学模型,基于此模型分析了单条纹截面轮廓传感器的测量误差,得出了传感器各结构参数与测量误差之间的关系。在综合分析了各结构参数对测量误差的影响的基础上,得出了传感器结构参数设计的依据,并给出了结构参数设计及标定的实例,最后通过实验的方法对传感器的测量精度进行了验证。实验结果表明：深度测量相对误差小于0.3%,重构的复杂表面具有良好的视觉效果。     

微球表面形貌检测中的偏心误差分析与修正

由于使用传统的误差修正方法进行微球形貌检测会有过大的残差,本文提出了一种新的偏心误差修正方法来提高微球表面形貌检测的精度和效率。在分析了横向偏心和轴向偏心引入光程差数学模型的基础上,推导了偏心误差的高阶近似模型,提出了小曲率半径下基于Zernike多项式拟合的偏心误差修正方法,并给出误差修正的流程及相关参数的标定方法。通过对2mm直径的微球的表面形貌检测验证了所提出误差修正方法的可行性和有效性。结果表明:相对于零条纹时的形貌误差基准,采用本文提出的方法修正后的残余形貌误差峰谷(PV)值为0.081 5λ,均方根(RMS)值为0.016 1λ,比传统方法修正效果更好,能够满足高精度微球形貌检测的需求。     

基于映射图像匹配的子孔径拼接技术

为实现微球形貌检测中子孔径数据的快速、准确拼接,给出基于点衍射干涉原理的微球形貌检测模型,分析了干涉场横向分辨率的分布规律,提出基于映射图像匹配的子孔径拼接方法。通过形貌数据的等尺度变换,实现横向分辨率均匀化,并将三维点云数据进行降维处理,映射生成二维图像,从而将形貌数据的旋转关系转化为图像坐标的平移关系,再通过图像匹配算法对特征点进行匹配,得出子孔径坐标系间的对应关系,从而实现拼接。最后通过仿真实验验证了该方法的可行性和有效性。