9涉的傅里叶变换散斑形貌测量技术研究

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1、山东师范大学硕士学位论文基于迈克尔逊干涉的傅里叶变换散斑形貌测量技术研究姓名：马志芳申请学位级别：硕士专业：光学指导教师：孙平20090410山东师范大学硕士学位论文基于迈克尔逊干涉的傅里叶变换散斑形貌测量技术研究中文摘要三维物体形貌光学测量技术具有测量速度快、分辨率高、非接触、适应性强、自动化程度高、成本低等优点，在工程设计、数控加工、工业快速成型、产品质量检测、计算机辅助设计、人体测量、医学诊断等诸多领域获得了广泛的应用。电子散斑干涉测量技术是光学测量技术的一个重要分支。电子散斑干涉测量利用条纹分析实现形变的无损测量，具有非接触、全场性、精

2、度高的特点，近二十年来已成为变形场测量的重要方法。电子散斑干涉测量技术通过在被测物体表面产生干涉条纹(载频调制条纹)，分析位移场与物面高度之间的关系，可测量物面的形貌。该方法基于光的干涉，测量灵敏度高。电子散斑面形测量技术基于传统的电子散斑干涉技术，具有电子散斑干涉技术的一系列优点。本文就基于迈克尔逊光路的电子散斑干涉结合傅里叶变换法用于物体形貌测量进行了研究与讨论，主要内容是：1．介绍了散斑的成因、产生方法及相关概念；回顾了散斑干涉计量的起源于发展；系统介绍了电子散斑干涉的原理及散斑干涉中的位相测量技术。2．回顾了物体形貌测量的发展过程，介绍

3、了几种形貌测量的方法，重点介绍了投影栅线和傅里叶变换法相结合测物体形貌。3．讨论了偏转法实现电子散斑干涉场的载频调制原理和傅里叶变换法解调原理。通过傅里叶解调可以获得物体变形的全场位相，从而获得变形场。‘4．提出了电子散斑干涉载频调制测量物体形貌的方法。采用典型的迈克尔逊干涉光路，将物体偏转一微小角度(等效为物面与参考面间形成空气楔)产生等厚干涉，可在物体的表面引入包含物体高度信息的载波干涉条纹。用CCD采集该载波条纹图，利用傅里叶变换法可解调出物体高度的位相信息，从而实现物体的形貌测量。介绍了电子散斑干涉载频调制测量物体形貌的原理，并进行了实

4、物测量，给出实验结果。关键词：电子散斑干涉；形貌测量；傅里叶变换；载波；迈克尔逊干涉分类号：0438山东师范大学硕士学位论文StadyofFourier-transformspeckleprofilometrybasedonMichelsoninterferometerAbstractHi曲-speed，high·resolution，an—touched，adjustabilityandlowcostcharacterizetheOptical3Dshapemeasurememtechnique．Ithasbeenwidelyusedinen

5、gineeringdesign，NumericalControlMachining，fastMoulding，CAD，productQualityInspectionandmediealscienceetc．Electronicspecklepatterninterferometry(ESPI)isallimportantbranchofopticalmeasurementtechniques．ESPlwhichusesfringeanalysisfornondestrcturedeformationfieldmeasurementhasthe

6、characteristicsofnon-contact，wholefieldandhigh—precisionmeasurement．Andthistechnologyhasbecomeanimportanttechniqueintherecenttwentyyears．ESPIcanmeasuretheobject，throughformingacarrierpattemontheobjectsurface(Cartierpattemmodulation)，analyzetherelationbetweendisplacementfield

7、andaltitudeoftheobjectsurface．Themethodhavehighmeasuresensitivitybecauseitisbasedoninterferenceoflight．ElectronicspecklepatternshapeinterferometrybasedonthetraditionalESPI，havethevirtueof-ESPI．Inthisdissertation，electronicspeckleshapemeasurementbyusingFouriertransform(FTM)ba

8、sedonMichelsoninterferometerisdetailedlydiscussed．Themaincontentsaredescrib