基于希爾伯特變換的光纖干涉條紋投影三維形貌測量系統研究.pdf

1、基于結構光投影的三維形貌測量技術具有測量范圍廣、非接觸、速度快等優(yōu)點，在制造業(yè)、醫(yī)學、航天航空等領域具有廣闊的應用前景。隨著該技術的不斷發(fā)展，在工業(yè)應用中對測量精度、速度和待測物體積等方面提出了更高的要求，因此，本文在小尺寸物體三維形貌測量的應用背景下，開發(fā)出了一套基于希爾伯特變換的光纖干涉條紋投影三維形貌測量系統。
　　本測量系統分為硬件系統和軟件系統兩部分。硬件系統包括條紋投影模塊、圖像采集模塊和相位-高度參數標定模塊;軟件系

2、統包括圖像預處理模塊、Hilbert變換相位信息提取模塊和三維形貌測量顯示模塊。由于采用數字投影儀(Digital Light Procession，DLP)方式在極小范圍內投影條紋密度不高，在對小尺寸物體進行三維形貌測量時存在一定局限，因此本文搭建了基于馬赫澤德(Mach-Zehnder，M-Z)干涉儀結構和楊氏雙縫干涉原理的條紋投影系統，在視場范圍50mm內實現了余弦性較好的高密度干涉條紋投影。然后利用CMOS相機采集條紋圖像輸入至

3、軟件系統中進行高斯增強和旋濾波處理。隨后通過兩次Hilbert變換濾除低零頻分量，并構造解析信號求得條紋相位信息，避免了因采用FTP方法產生的頻譜混疊現象。然后結合相位-高度標定參數實現對待測物三維形貌的測量。
　　利用本測量系統對小尺寸物體進行測量，分別從測量時間和誤差兩方面與利用FTP方法測量結果進行對比。實驗結果表明，本文所設計的測量系統在速度和精度上均有較大提升。此外，通過編寫系統上位機軟件實現了對小尺寸零件的三維形貌測量