基于正弦相位調(diào)制光纖干涉條紋投射三維形貌測(cè)量方法研究.pdf

1、光學(xué)三維測(cè)量技術(shù)是物體形貌測(cè)量的重要手段，動(dòng)態(tài)、高精度相位測(cè)量技術(shù)成為當(dāng)今國(guó)內(nèi)外研究的熱門(mén)課題。本文發(fā)展一種光纖干涉條紋投射三維形貌測(cè)量方法，利用馬赫-澤德干涉結(jié)構(gòu)及楊氏雙孔干涉原理實(shí)現(xiàn)干涉條紋投射，分別采用壓電陶瓷外調(diào)制技術(shù)及激光器內(nèi)調(diào)制技術(shù)實(shí)現(xiàn)投射條紋相位調(diào)制，運(yùn)用大調(diào)制度正弦相位調(diào)制同步積分完成相位求解，同時(shí)應(yīng)用菲涅爾反射信號(hào)實(shí)現(xiàn)相位調(diào)制度精確控制及基于相位生成載波的干涉臂相位差測(cè)量實(shí)現(xiàn)相位包裹圖的快速獲取。采用相位去包裹技術(shù)并結(jié)

2、合光纖干涉條紋投射模型，恢復(fù)物體三維形貌信息。論文主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　1、分析光纖干涉條紋投射三維形貌測(cè)量方法，包括其基本原理及數(shù)學(xué)建模，光纖干涉條紋投射相位調(diào)制方法，基于馬赫-澤德干涉結(jié)構(gòu)以及楊氏雙孔干涉原理的光纖干涉條紋投射及其相位求解方法，分析影響系統(tǒng)相位穩(wěn)定的幾大因素，說(shuō)明菲涅爾端面反射形成的邁克爾遜干涉反饋系統(tǒng)。
　　2、研究基于壓電陶瓷外調(diào)制技術(shù)光纖干涉條紋投射相位測(cè)量輪廓術(shù)。系統(tǒng)利用改進(jìn)的正弦相移干涉算法對(duì)

3、所需的相位進(jìn)行求解，即將常數(shù)比例因子從線性相移算法引入到該算法中。舉例說(shuō)明正弦相移算法并分別計(jì)算對(duì)應(yīng)的最佳常數(shù)比例因子。同時(shí)，系統(tǒng)研究壓電陶瓷的調(diào)制系數(shù)，分析調(diào)制電壓與調(diào)制相位之間的關(guān)系。最后，利用光纖輸出端面菲涅爾反射信號(hào)完成對(duì)干擾信號(hào)的測(cè)量并最終反饋回調(diào)制信號(hào)實(shí)現(xiàn)相位穩(wěn)定。
　　3、研究基于激光器內(nèi)部調(diào)制的光纖干涉條紋投射系統(tǒng)。通過(guò)改變注入電流方式實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)調(diào)諧，系統(tǒng)在考慮伴生調(diào)幅情況下利用正弦相位同步積分方法實(shí)現(xiàn)相位求解;利用

4、相位生成載波技術(shù)實(shí)現(xiàn)初始相位值求解，并通過(guò)調(diào)節(jié)相位調(diào)制度適應(yīng)不同的伴生調(diào)幅值，減少初始相位對(duì)系統(tǒng)測(cè)量的影響;運(yùn)用菲涅爾端面反射技術(shù)實(shí)現(xiàn)干擾相位信息求解并補(bǔ)償回激光器調(diào)制信號(hào)中，該方法能真實(shí)反映系統(tǒng)干擾信息，最后通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)說(shuō)明該方法的可行性。
　　4、在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)光學(xué)防震平臺(tái)上搭建基于壓電陶瓷外調(diào)制光纖干涉條紋投射系統(tǒng)試驗(yàn)系統(tǒng)，分析系統(tǒng)使用核心器件參數(shù);設(shè)計(jì)基于壓電陶瓷系統(tǒng)的高壓驅(qū)動(dòng)電路并研究其性能;分別對(duì)鋁板、圓形模具及凸槽進(jìn)行實(shí)