用干涉条纹图像重建反射镜的三维面形

给出了用干涉条纹图像重建反射镜三维面形的方法,用泰曼-格林干涉仪采集被测镜面的干涉条纹图像,通过对干涉条纹图像进行处理得到镜面高度采样,采用泽尼克多项式拟合镜面的曲面函数,测量到了镜面的三维高度数据。干涉条纹图像上相邻条纹与参考面之间的距离相差一个标准光源波长,因而该测量方法的关键是得到条纹波峰或波谷的精确位置,从而达到了镜面相对高度的采样的目的。采用巴特沃斯低通滤波对条纹图像进行滤波,去掉噪声的影响,然后对图像二值化分割出亮条纹,用数学形态法对二值条纹图像细化得到条纹的中心线,结果表明,低通滤波方法能有效地减少细化条纹的分支和断裂。最后定义每条条纹中心线的相对高度,利用前39项泽尼克多项式对镜面高度进行最小二乘法拟合,计算了镜面被测区域的曲面高度数据。该方法可以用来测量强激光引起的镜面热变形。     

新型数字波面斐索干涉仪的设计

介绍结构简单的激光斐索干涉仪设计原理及方法,该仪器以其设计思想新颖、单幅图像实时处理、计算机对干涉条纹处理并实时显示计算结果、数字显示被测光学零件的面形信息,相对于传统测量方法具有无以伦比的优势.同时简单介绍对干涉条纹的处理思路,将实用的图像处理算法如图像滤波、二值化、细化等方法用于采集到的干涉条纹处理,为后续准确确定条纹位置、条纹间距、条纹变形作前期准备工作.     

可变载频径向剪切雅敏干涉仪

基于雅敏干涉装置,提出一种新的可变载频(条纹频率可调)的径向剪切干涉仪。该干涉仪主体由两块雅敏干涉平板、两对可旋转双光楔、两个可变比例的扩束镜组成;双光楔用于调节条纹周期,以获取最佳干涉图;两扩束镜的扩束比例可变,以调节最佳剪切量。两块平板加工误差一致,同时所有光楔来源于同一楔板,参数一致,两扩束镜的性能参数也完全相同,光路对称,严格等光程。提出的干涉仪可一次性完成非球面模具的测量;并根据被测面形情况进行条纹周期和剪切量的调节,获得了最佳条纹图。最后,对球面/非球面模具表面进行了测试。结果显示:通过调节双光楔和扩束比,此干涉仪可获得较好的条纹图,为多种非球面模具的进一步高效检测提供了新的思路。     

采用频谱分析技术的高分辨率微位移测量方法

本文提出了具有高分辨率的微位移测量方法,该方法采用频谱分析技术对于干涉条纹进行快速傅里叶变换（ＦＦＴ）和滤波处理,消除了噪声和干扰,获得了清晰的干涉条件,检测处理后的干涉条纹的移动就能准确地测量出位移。采用ＣＣＤ摄像机、图像卡和计算机,结合本文设计的麦克尔逊干涉仪对压电晶体（ＰＺＴ）的位移曲线进行了测量。结果表明,该方法能达到极高的分辨率,在总采样点为５１２,连续测量时,最小分辨率达到１．３ｎｍ。     

基于虚拟仪器和激光技术的气体浓度检测

本文针对目前用光电技术检测气体浓度存在精度较低、可靠性较差等问题,提出了一套新的光电检测气体浓度的方案.该方案基于迈克尔逊干涉仪在不同的气体中光程差的不同,会导致干涉条纹的移动和强度的变化的原理,采用激光双光路干涉法其中一路干涉光参考,一路光测量,通过两路干涉条纹的比较,消除系统误差和外界环境干扰,提高测量精度.实验利用UNIQ UM201的CCD和PCI总线的图像采集卡在LabVIEW环境下采集干涉条纹,并对采集到的图像进行数据处理,在外界微弱的变化下,图像发生改变,该实验方案有很高的灵敏度和响应速度.     

基于阈值判定法的白光干涉仪自动扫描技术研究

为了解决实际操作中人工寻找干涉条纹费时、不准确和干涉扫描范围难以精确确定等问题,提出了一种自动扫描技术,实现了白光干涉仪的自动对焦和干涉扫描范围的自动确定。该技术采用全新的基于图像灰度方差变化的方法。首先,计算图像灰度方差变化比值;然后,将该比值与预先设定的阈值进行比较,判断干涉条纹初始和结束位置;最后,根据这两个位置自动确定干涉扫描范围。实验证明:当阈值取0.5时,采用粗精双级结构的白光干涉仪能在3min内准确完成1.2μm被测高度的自动扫描过程,约是手动调节速度的两倍。该技术提高了白光干涉仪的自动化水平及使用效率。     

白光干涉表面结构测量仪的优化设计与应用

为测量微机电系统的表面结构,研制了一种基于白光干涉法的表面结构测量仪。设计了显微干涉仪,通过实验分析了显微干涉仪关键设计参数中的光源带宽、物镜数值孔径、孔径光阑大小对垂直扫描白光显微干涉测量中干涉条纹光强分布的影响;设计了Z向一维位移工作台,提出了一种以显微干涉图像灰度值归一化标准方差为依据的白光干涉测量条纹自动搜索定位方法。相关实验结果为白光干涉表面结构测量仪的优化设计提供了参考依据。     

基于LabVIEW的迈克尔逊干涉微位移测量方法研究

针对传统干涉条纹人工计数测量方法稳定性差、人为误差大的缺点,提出了一种迈克尔逊干涉条纹图像处理的方法。该方法以CCD相机采集干涉图像,基于LabVIEW平台进行图像处理。根据干涉条纹中心区域暗斑区域面积呈周期性变化的规律,通过对干涉条纹进行图像增强、中值滤波、区域选择、灰度均值计算等分析步骤,对干涉条纹计数,进而测得物体的微小位移量。实验结果表明,该方法实现了迈克尔逊干涉0.02mm微小位移量的精确测量,测量误差最小为0.3%。与传统方法相比,其稳定性、误差、精确度都有较大提升。     

微机形成的非球面干涉图

介绍一种新的非球面检测方法。用微机技术，对偏离球面很小的非球面作模拟非球面的干涉，获得理想的非球面干涉图。用模拟的理想干涉图作“样板”，使高次非球面的面形在激光球面干涉仪上进行精确测量成为可能。提供了四种类型小非球面度的高次或二次非球面干涉图。给出了几个在CQG一1型激光球面干涉仪上作出的测量结果。其测量精度约为0．5λ。     

数字图像处理技术在平面等倾干涉测量中的应用

文章介绍了一种应用数字图像处理技术进行等倾干涉测量的方法.它利用CCD摄像器件获取等倾干涉条纹,然后用数字图像处理技术对获取的干涉图像进行处理、提取中心条纹、测量干涉环直径等操作.文章最后给出了依据这一测量方法进行实验的实验结果,证明了该方法的可行性.     

食用油折射率的光干涉快速测量方法

折射率是食用油品质的一项重要指标。为测量食用油折射率,基于泰曼-格林干涉仪,在室温20℃、光源波长632.8nm条件下,通过面阵CCD相机拍照获取食用油的干涉条纹图像,并利用图像处理技术,快速测量出不同食用油样品干涉条纹的移动量,进而求得其折射率。对几种常见的食用油进行了测量,得到花生油、玉米油、大豆油、菜籽油、橄榄油以及葵花和玉米油1∶1混合后的折射率分别为1.470 9、1.473 5、1.472 9、1.471 8、1.469 4、1.473 8。结果表明,利用该方法能够对食用油折射率进行快速测定,同时实验结果精度高,能为食用油品质及地沟油的现场检测提供一种简便有效的手段。     

进一步法测量端面长度标准中条纹图的自动处理技术研究

介绍利用激光干涉与数字图像处理技术以及应用 FFT分析干涉条纹方法分析并解决测量端面长度标准中条纹图的处理技术 ,应用这种方法不但提高了测试过程的自动化程度 ,而且大大地提高了测量结果的精度。文中给出了最典型的端面长度标准量块的干涉条纹小数部分的实测结果     

干涉图自动实时分析中的计算机图像处理技术

本文介绍了一种用于计算全息数字波面干涉仪中的自动分析计算全息检测所得干涉图的方法。它采用一系列计算机图像处理技术实现了干涉图条纹数据的准确,实时采集,其原理和方法对于其它类型干涉图处理而言也是适用的。     

宽光谱激光器非接触振动测试中的信号还原方法

以宽光谱激光器作为光源,利用自制的全光纤干涉系统来进行非接触式振动测试.对激光光谱结构特性所引起的干涉条纹幅度变化进行了理论分析和实验证明.并且通过解线性方程组来补偿得到的干涉信号,在还原振动信号时消除宽光谱失真.     

Carrier fringe analysis algorithms for three degree of freedom optical probing

In this work, we present a fiber-delivered and fiber-detected, 3-DOF optical probe concept for measuring optical components to be used in conjunction with an optical coordinate measuring machine (OCMM). The optical probe uses a Michelson interferometer to produce carrier fringes and a high density fiber bundle to transmit interferograms that are recorded away from the probe head in a remote imaging system. We compare several different signal FFT processing techniques (parabolic interpolation, windowing, and zero padding) and a single-bin DFT technique to compute and enhance the resolution of the displacement, tip, and tilt of a moving mirror. We simulated varying signal-to-noise ratios and interference fringe contrast ranges to determine the algorithms’ sensitivity to those parameters and compare our simulated values to measured SNR and fringe values. Based on this work, it should be possible to use a carrier fringe algorithm for fiber probing applications if the interferogram can be transmitted through the fiber bundle with sufficient contrast (40%) and SNR (30 dB).     

基于圆偏振光合成的动态干涉仪同步移相技术研究

动态干涉仪是一种高精度的测量仪器,为了研究动态干涉仪的同步移相技术,论文通过建立两束旋向相反的圆偏振光合成的数学模型,更加清晰的表现了合成光束的传播状态,分析了合成光束经过起偏器后其干涉图像相位与起偏器摆放角度的关系.以此为基础,设计动态干涉仪光路并搭建试验台,最终用四个CCD同步采集到四幅相位依次相差90°的干涉图像,实现对被测镜面的动态测量,为提高干涉仪测量结果的准确性奠定了基础.     

Monochromatic image analysis of elastohydrodynamic lubrication film thickness by fringe intensity computation

Point contact film thickness in elastohydrodynamic lubrication (EHL) is analyzed by image processing method for the images from an optical interferometer with monochromatic incident light. Interference between the reflected lights both on half mirrorCr coating of glass disk and on super finished ball makes circular fringes depending on the contact conditions such as sliding velocity, applied load, viscosity-pressure characteristics and viscosity of lubricant under ambient pressure. In this situation the film thickness is regarded as the difference of optical paths between those reflected lights, which make dark and bright fringes with monochromatic incident light. The film thickness is computed by numbering the dark and bright fringe orders and the intensity (gray scale image) in each fringe regime is mapped to the corresponding film thickness. In this work, we developed a measuring technique for EHL film thickness by dividing the image patterns into two typical types under the condition of monochromatic incident light. During the image processing, the captured image is converted into digitally formatted data over the contact area without any loss of the image information of interferogram and it is also interpreted with consistency regardless of the observer’ s experimental experience. It is expected that the developed image processing method will provide a valuable basis to develop the image processing technique for color fringes, which is generally used for the measurement of relatively thin films in higher resolution.     

基于波面面形的滤波计算

为提高光学干涉测量的精度,研究了用来消除干涉条纹图噪声的滤波算法。讨论了不同波面和不同干涉仪噪声下不同滤波方法的滤波效果。考虑干涉仪噪声对条纹图的影响与检测中的不同波面情况,基于泽尼克多项式原理用matlab仿真法建立了离焦、像散、彗差、球差4种不同的干涉条纹图,计算了滤波后不同波面面形的PV值和GRMS值差别的大小。结果表明:同种噪声与滤波器情况下,在离焦、像散、彗差、球差4种面型中,滤波后球差波面的PV差值最大,高达0.11λ,与在乘性噪声下其它波面的最高PV值0.08λ相比,滤波效果较差;滤波后像散波面的PV差值最小,除乘性噪声中值滤波情况外,PV差值均在0.05λ以下,最低达0.01λ,滤波效果较好。此外,彗差波面滤波情况要略优于离焦波面。滤波器中,低通滤波稳定性高,PV差值局限于0.01λ~0.04λ,滤波效果相对好;而空域滤波后波面的PV差值最高达0.09λ,但噪声针对性更好。