光栅投影三维物体形貌测量中的条纹技术研究

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三维物体测量是获取物体形态特征的重要手段。随着工业技术的不断进步,对工业产品的外形检测、仿形制造等需求不断增加。在现有的非接触测量法中,光栅投影法因其测量精度高、速度快,已成为物体三维形貌测量的主要方法。本文针对该方法中采用的光栅条纹技术进行了较为全面的研究。  本文首先研究不同频率条纹测量对不同三维物体恢复的影响。针对被测物体的曲率、测量条纹频率及测量误差之间的关系展开研究。第一部分进行计算机仿真模拟。利用不同频率光栅条纹对所建立的物体模型进行测量,其中应用四步相移法进行三维物体形貌恢复,通过Matlab函数进行物体表面各点曲率的计算,恢复出的物体与模型对比求出误差,再根据误差和曲率数值描点绘图,得出不同频率条纹测量下物体曲率与恢复误差间的关系。第二部分进行物体恢复实例验证。利用不同频率光栅条纹对实际物体进行测量,验证第一部分结论的正确性。通过研究,在相位测量轮廓术、菱形解相方法下,频率为1/16(条纹/像素)条纹适用范围更广,精度较高,结果相对于稳定。其次研究多频率多形式条纹的生成方法。基于计算全息技术,应用Matlab和LabVIEW混合编程,设计了一个灵活快速的智能化多频光栅条纹图像生成系统,可进行参数设置,模式选择,生成任意单频、双频、多频光栅条纹。相对于传统的机械条纹生成法,此系统稳定、方便、精度高。最后对生成条纹的投影方法进行初步研究。依据投影原理设计了一个基于DMD的条纹投影方案。通过了解DMD结构及工作原理,进行条纹投影光路方案和投影核心元件DMD的控制系统方案设计。
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