發(fā)布時間：2017-12-10 02:15

  本文關(guān)鍵詞：基于正弦相位調(diào)制光纖干涉條紋投射三維形貌測量方法研究

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【摘要】：光學(xué)三維測量技術(shù)是物體形貌測量的重要手段,動態(tài)、高精度相位測量技術(shù)成為當(dāng)今國內(nèi)外研究的熱門課題。本文發(fā)展一種光纖干涉條紋投射三維形貌測量方法,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)實現(xiàn)投射條紋相位調(diào)制,運用大調(diào)制度正弦相位調(diào)制同步積分完成相位求解,同時應(yīng)用菲涅爾反射信號實現(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量實現(xiàn)相位包裹圖的快速獲取。采用相位去包裹技術(shù)并結(jié)合光纖干涉條紋投射模型,恢復(fù)物體三維形貌信息。論文主要研究內(nèi)容如下:1、分析光纖干涉條紋投射三維形貌測量方法,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量輪廓術(shù)。系統(tǒng)利用改進(jìn)的正弦相移干涉算法對所需的相位進(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。舉例說明正弦相移算法并分別計算對應(yīng)的最佳常數(shù)比例因子。同時,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完成對干擾信號的測量并最終反饋回調(diào)制信號實現(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)。通過改變注入電流方式實現(xiàn)波長調(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現(xiàn)相位求解;利用相位生成載波技術(shù)實現(xiàn)初始相位值求解,并通過調(diào)節(jié)相位調(diào)制度適應(yīng)不同的伴生調(diào)幅值,減少初始相位對系統(tǒng)測量的影響;運用菲涅爾端面反射技術(shù)實現(xiàn)干擾相位信息求解并補償回激光器調(diào)制信號中,該方法能真實反映系統(tǒng)干擾信息,最后通過仿真實驗說明該方法的可行性。4、在實驗室內(nèi)光學(xué)防震平臺上搭建基于壓電陶瓷外調(diào)制光纖干涉條紋投射系統(tǒng)試驗系統(tǒng),分析系統(tǒng)使用核心器件參數(shù);設(shè)計基于壓電陶瓷系統(tǒng)的高壓驅(qū)動電路并研究其性能;分別對鋁板、圓形模具及凸槽進(jìn)行實際測量,利用其測量結(jié)果分析表面三維形貌系統(tǒng)的系統(tǒng)穩(wěn)定性及測量精度。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP391.41

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1272744