本文關(guān)鍵詞：基于干涉法的量塊長(zhǎng)度測(cè)量技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 量塊 干涉儀 光干涉測(cè)量 圖像處理 條紋法 快速傅立葉變換 相移干涉術(shù) 種子算法 莫爾條紋

【摘要】：量塊是重要的長(zhǎng)度實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)，它將長(zhǎng)度單位傳遞到工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，在產(chǎn)品質(zhì)量保證體系中發(fā)揮著重大作用，高等級(jí)量塊的測(cè)量與檢定多借助于干涉法進(jìn)行。本文基于光干涉理論，采用高精度的光干涉測(cè)試技術(shù)，以干涉條紋小數(shù)重合方式直接測(cè)量量塊長(zhǎng)度為基本原理，研究了高等級(jí)量塊長(zhǎng)度測(cè)量的四種數(shù)字化干涉術(shù)方法：條紋法、快速傅立葉變換法、相位偏移干涉法和在國(guó)內(nèi)首次提出的虛光柵移相莫爾條紋法；深入研究了干涉測(cè)量裝置的數(shù)字化、智能化技術(shù)，研制了一臺(tái)用于量塊長(zhǎng)度測(cè)量的泰曼格林平面干涉儀，該儀器是光、機(jī)、電、算相結(jié)合，融硬、軟件于一體，實(shí)時(shí)處理圖像數(shù)據(jù)的智能化裝置。重點(diǎn)研究了干涉條紋圖像的數(shù)字化技術(shù)和分析處理算法，創(chuàng)新地提出了條紋法中干涉條紋細(xì)化及條紋中心自動(dòng)提取算法，實(shí)現(xiàn)了干涉條紋小數(shù)的自動(dòng)讀取；FFT法中量塊邊緣識(shí)別、陰影校正以及基于樣本的塊重建干涉圖區(qū)域延拓算法，實(shí)現(xiàn)了干涉圖的預(yù)處理；相移干涉術(shù)中波面相位解包的種子算法，實(shí)現(xiàn)了干涉圖的波面統(tǒng)一；研究了集光柵技術(shù)、莫爾技術(shù)、相移干涉術(shù)為一體的虛光柵移相莫爾條紋法測(cè)量量塊的原理及關(guān)鍵技術(shù)。提出應(yīng)用阻尼最小二乘迭代技術(shù)，直接對(duì)干涉場(chǎng)的光強(qiáng)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)相移干涉法中移相器的在線標(biāo)定。建立了以Windons為平臺(tái)的計(jì)算機(jī)輔助干涉術(shù)軟件系統(tǒng)，編制了集移相器標(biāo)定、通訊控制、初始參數(shù)設(shè)定、圖像采集、分析處理、算法與數(shù)值計(jì)算、圖形繪制、測(cè)試結(jié)果輸出、系統(tǒng)管理與維護(hù)等功能為一體的軟件包；以不同的原理方法對(duì)量塊進(jìn)行了干涉測(cè)試，應(yīng)用裝置配屬的軟件系統(tǒng)實(shí)時(shí)分析處理了圖像數(shù)據(jù)。測(cè)試結(jié)果表明：本文研究的干涉測(cè)試裝置及提出的數(shù)字化干涉術(shù)方法，實(shí)現(xiàn)了用不同原理方法處理同一工程問(wèn)題的目的，拓展了高等級(jí)量塊測(cè)量與檢定的工程化應(yīng)用范圍，裝置數(shù)字化、智能化、集成化程度高，軟件算法優(yōu)化，計(jì)算速度快，，精度高(相移干涉術(shù)可達(dá)λ／50)，達(dá)到了國(guó)外同類儀器水平。
【關(guān)鍵詞】：量塊 干涉儀 光干涉測(cè)量 圖像處理 條紋法 快速傅立葉變換 相移干涉術(shù) 種子算法 莫爾條紋
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類號(hào)】：O436
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 1 緒論12-19
• 1.1 課題研究的背景12-17
• 1.2 本論文的主要研究工作17-19
• 2 干涉法測(cè)量量塊長(zhǎng)度的基本原理19-42
• 2.1 干涉法測(cè)量量塊長(zhǎng)度的基本原理19-25
• 2.1.1 干涉條紋的小數(shù)部分重合法19-21
• 2.1.2 干涉測(cè)量裝置21-23
• 2.1.2.1 干涉儀21-22
• 2.1.2.2 相移控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)22-23
• 2.1.2.3 圖像采集與處理系統(tǒng)23
• 2.1.2.4 軟件系統(tǒng)23
• 2.1.3 干涉儀工作原理23-25
• 2.2 干涉條紋圖像的數(shù)字化25-28
• 2.2.1 干涉圖像的采集25-26
• 2.2.2 干涉法數(shù)字波面復(fù)原技術(shù)和方法26-28
• 2.2.2.1 強(qiáng)度分析方法27
• 2.2.2.2 相位分析方法27-28
• 2.3 量塊長(zhǎng)度測(cè)量的數(shù)字化干涉術(shù)方法28-41
• 2.3.1 條紋法29-30
• 2.3.2 快速傅立葉變換法(FFT法)30-34
• 2.3.2.1 FFT法進(jìn)行干涉測(cè)試的基本原理30-33
• 2.3.2.2 數(shù)字化原理33-34
• 2.3.3 相位偏移干涉法34-37
• 2.3.3.1 相位偏移干涉術(shù)的基本方程34-36
• 2.3.3.2 重疊四步平均法36-37
• 2.3.4 虛光柵移相莫爾條紋法37-41
• 2.3.4.1 虛光柵移相莫爾條紋法原理38-39
• 2.3.4.2 虛光柵移相莫爾條紋法處理靜態(tài)干涉圖范例39-41
• 2.4 本章小結(jié)41-42
• 3 靜態(tài)干涉條紋處理方法研究42-76
• 3.1 條紋法處理單幅干涉圖方法及關(guān)鍵技術(shù)42-49
• 3.1.1 干涉條紋圖小數(shù)部分的自動(dòng)讀取42-45
• 3.1.1.1 干涉條紋圖像的預(yù)處理42-43
• 3.1.1.2 細(xì)化后干涉條紋的二次曲線擬合43-45
• 3.1.2 干涉條紋整數(shù)部分K的確定45
• 3.1.3 雙波長(zhǎng)干涉條紋法測(cè)量量塊長(zhǎng)度45-47
• 3.1.4 測(cè)量結(jié)果的修正47-49
• 3.2 快速傅立葉變換法(FFT法)處理單幅干涉圖方法及關(guān)鍵技術(shù)49-75
• 3.2.1 處理過(guò)程概述50
• 3.2.2 干涉圖的預(yù)處理50-55
• 3.2.2.1 量塊邊緣的識(shí)別51-53
• 3.2.2.2 干涉圖陰影校正53-55
• 3.2.3 干涉圖的區(qū)域延拓55-70
• 3.2.3.1 以孔徑邊緣余弦函數(shù)的極值點(diǎn)為相對(duì)坐標(biāo)原點(diǎn)進(jìn)行外插56-57
• 3.2.3.2 用最小二乘迭代法對(duì)干涉條紋圖進(jìn)行插值57-59
• 3.2.3.3 基于二維快速傅立葉變換(2-DFFT)的迭代延拓59-61
• 3.2.3.4 邊界對(duì)稱反轉(zhuǎn)外延61-63
• 3.2.3.5 水平(垂直)方向的邊界周期延拓63-64
• 3.2.3.6 基于樣本的塊重建算法延拓干涉圖64-70
• 3.2.4 濾波器的設(shè)計(jì)與選取70-74
• 3.2.4.1 濾波器中心頻率的確定71-72
• 3.2.4.2 濾波帶寬的確定72-73
• 3.2.4.3 濾波區(qū)域的確定73-74
• 3.2.5 波面統(tǒng)一74-75
• 3.3 本章小結(jié)75-76
• 4 動(dòng)態(tài)干涉條紋處理方法研究76-105
• 4.1 相位偏移法干涉圖像處理方法及關(guān)鍵技術(shù)76-96
• 4.1.1 相移干涉術(shù)的關(guān)鍵部件-移相器76-85
• 4.1.1.1 壓電晶體移相器76-78
• 4.1.1.2 移相器的標(biāo)定78-81
• 4.1.1.3 移相器的類進(jìn)動(dòng)現(xiàn)象對(duì)干涉測(cè)量的影響81-85
• 4.1.2 波面統(tǒng)一85-90
• 4.1.2.1 波面解包原理86-87
• 4.1.2.2 波面解包的種子算法87-90
• 4.1.3 干涉條紋圖像波面復(fù)原90-93
• 4.1.4 相移干涉術(shù)相位復(fù)原處理實(shí)例93-96
• 4.1.4.1 光盤(pán)基片平整度的測(cè)量原理94-95
• 4.1.4.2 測(cè)試實(shí)例95-96
• 4.2 虛光柵移相莫爾條紋法干涉圖像處理方法96-104
• 4.2.1 移相參考干涉圖的生成96-97
• 4.2.1.1 待測(cè)干涉圖載頻的獲取96
• 4.2.1.2 移相參考干涉圖的生成96-97
• 4.2.2 圖像濾波提取莫爾信息97-104
• 4.2.2.1 莫爾條紋圖的頻譜分析98-99
• 4.2.2.2 莫爾條紋圖信息的濾波提取99-101
• 4.2.2.3 窗函數(shù)法設(shè)計(jì)濾波器101-103
• 4.2.2.4 濾波過(guò)程流程圖103-104
• 4.3 本章小結(jié)104-105
• 5 測(cè)量結(jié)果處理及數(shù)據(jù)分析105-127
• 5.1 干涉圖處理算法軟件的工程化實(shí)現(xiàn)105-112
• 5.1.1 核心層設(shè)計(jì)106-110
• 5.1.1.1 條紋法處理流程圖106-108
• 5.1.1.2 快速傅立葉變換法處理流程圖108-109
• 5.1.1.3 相位偏移干涉法處理界面及流程圖109
• 5.1.1.4 虛光柵移相莫爾條紋法處理流程圖109-110
• 5.1.2 功能層設(shè)計(jì)110-112
• 5.2 基于干涉法測(cè)量量塊不確定度的評(píng)定112-115
• 5.2.1 影響測(cè)量不確定度的因素分析113-114
• 5.2.2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定114-115
• 5.3 測(cè)量結(jié)果及數(shù)據(jù)分析115-126
• 5.3.1 雙波長(zhǎng)激光干涉法(條紋法)實(shí)測(cè)量塊長(zhǎng)度及結(jié)果分析115-116
• 5.3.1.1 干涉條紋的數(shù)據(jù)采集與處理115
• 5.3.1.2 雙波長(zhǎng)激光干涉法測(cè)量量塊長(zhǎng)度結(jié)果及數(shù)據(jù)分析115-116
• 5.3.2 快速傅立葉變換法測(cè)量量塊結(jié)果及數(shù)據(jù)分析116-119
• 5.3.3 相移干涉術(shù)測(cè)量量塊長(zhǎng)度實(shí)例及數(shù)據(jù)分析119-124
• 5.3.3.1 干涉條紋圖像的數(shù)據(jù)采集及其離散波面的復(fù)原119-122
• 5.3.3.2 數(shù)據(jù)處理及結(jié)果分析122-124
• 5.3.4 虛光柵移相莫爾條紋法測(cè)量量塊結(jié)果及數(shù)據(jù)分析124-126
• 5.4 本章小結(jié)126-127
• 6 全文總結(jié)127-131
• 6.1 本文所做的工作及創(chuàng)新點(diǎn)127-128
• 6.2 博士在讀期間發(fā)表論文情況128-129
• 6.3 博士在讀期間科研和獲獎(jiǎng)情況129-131
• 6.3.1 科研項(xiàng)目129-130
• 6.3.2 有關(guān)獲獎(jiǎng)130-131
• 致謝131-132
• 參考文獻(xiàn)132-146

【引證文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 姜志華;魏勇;;量塊雙頻激光干涉坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J];自動(dòng)化儀表;2012年07期

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 胡超;基于小數(shù)重合法自動(dòng)測(cè)量高等級(jí)量塊技術(shù)研究[D];南京理工大學(xué);2012年

2 邊疆;靜態(tài)閉合條紋的處理方法研究[D];南京理工大學(xué);2008年

3 葛錦蔓;干涉法測(cè)量膜厚方法及干涉圖處理技術(shù)研究[D];西安工業(yè)大學(xué);2010年

本文編號(hào)：1088522