数字剪切散斑干涉技术.pdf

《数字剪切散斑干涉技术.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第6期(总第130期)机械管理开发2012年12月No．6(SUMNo．130)MECHANICALMANAGEMENTANDDEVELOPMENTDeC．2012数字剪切散斑干涉技术景敏(陕西理工学院机械工程学院，陕西汉中723003]'摘要：研究了数字剪切散斑干涉技术(DssPI)的原理，详细讨论了剪切成像的常见方式并总结了各种方式的优缺点及适用场合，介绍了数字散斑剪切干涉技术在无损检测中的应用。关键词：光学测量；数字剪切散斑干涉；无损检测中图分类号：0433．1文献标识码：A文章编号：1003—773X(2012)06—0

2、001—030引言的条纹图，见图1。现代光测力学对高灵敏度的变形、位移4量常用图1中试件表面被均匀平行激光束照明，摄像机全息、散斑等测量方法，但这些方法都具有一定的局限的光靶则置于系统的像平面’，上，观察方向平行于z性，比如要求生产现场避震、避光、对图像要进行后期轴表示。剪切镜置于镜头之前。设物体表面反射光经处理等，这些局限性降低了这些方法在工业现场的使剪切镜产生在x方向的切变量，使物体表面上两点用价值。由Hung和Lian~u提出的散斑剪切干涉术则Po(x，)和P(+，Y)在像平面上成像于一点。在物不要求特别的防震措施，而且装

3、置简单，这就为生产现体变形前该点光强为，场能运用的变形测量方法提供了基础。如果将散斑剪L=2A。{l+cosO(x-，)一(，)]}．(1)切干涉术与电子散斑技术相结合，就可获得一种不需式中：为振幅，假设两点振幅相等，特殊防震、不需避光、不需全息干板的实时干涉技术。这项技术的特点是，干涉条纹的获取完全不同于传统(z+，)和(Y)分别为和Po点的初相位，并令光测力学方法，由于摄像视频技术和计算机技术的引=0(x+Sx，)～O(x，Y)。将此散斑场经图像卡采入，使得干涉条纹的获取过程变得简单、快速。集下来存储在微机中。物体发生变形时

4、，1数字剪切散斑原理Po(z，)和P1(+，Y)沿X方向产生的位相差为，此时光强为：L：2Al1+cos(j~+)1．(2)将实时变化的散斑场与先前存储在微机中的散斑场相减，得到实时输出光强为：1=4．4sin(9~+&x／2)sin(&~：／21．(3)等式右端第一个正弦项包含了随机散斑信息，反映了剪切散斑干涉图受散斑噪声调制的特点。第二个正弦项表示与物体变形有关的项，运用图像处理手段，图1数字剪切散斑原理图在像平面上sinf厶／1=0的地方就会出现暗条纹，因数字剪切散斑(DSSPI___digitalshearingspec

5、klepatterninterferometry)口·是散斑技术中一种先进的测此散斑干涉条纹图中的暗条纹为：量技术，它可以直接测量物体离面位移的一阶微分。=N1TN=0，±1，±2，±3．(4)数字剪切散斑干涉技术(DSSPI)把剪切散斑干涉技术条纹图中的明条纹为与数字散斑相结合而形成数字光电测量技术，它所测Ax=(2N+1)rr／2N=0，±l，±2，+3L，L．(5)量的主要是物体表面变形的位移导数值。正因为如在只考虑挠度的情况下△z可写成：此，数字剪切散斑干涉就是在数字摄像机前放置一个=孕允COS+cosz)．(6)小角度

6、的玻璃楔块，激光的光线在通过此玻璃楔块时式中：为物体表面离面位移导数；为照明光波将产生偏折，在像平面上产生与楔块的楔角相同方向的两个错位的像，它们将在像平而上互相干涉而形成长；为入射光与物体表面法向夹角；为观察方向散斑干涉图像，然后将其采集到计算机中。将变形前与物体表面法向夹角。将3x／2=N'tr，(N=0，±1，后两幅散斑干涉图像在计算机中进行相应的运算和处±2，±3L，L)代人(6)式得：理，在计算机屏幕上将出现一个表示物体位移偏导数收稿日期：2012—07—19基金项目：陕西理工学院科研基金资助项目(SLGKY11-04

7、)作者简介：景敏(1978一)，女，讲师，硕士，主要研究方向：图像检测。E-mail：jingmin@snut．edu．en．第6期(总第130期)机械管理开发2012年12月透半反棱镜，在CCD像面上形成两个重叠的物体像，百t／t．~d·由于两个平面反射中一个与光轴垂直，另一个与光轴同理得：有一微小夹角a，所以物体的两个像有一定的错位，即aw实现剪切成像。CCD靶面上的散斑干涉场是物光场—一0y(COS+COS)两个剪切像之间干涉叠加的结果，这两个干涉场之间的关系为：从而得到被测物体表面沿z方向位移偏导数的表()=(一)达式。

8、式中：为光复振幅；七为两光束振幅比；为剪切量。2剪切成像方式在图4所示的光路中，物方剪切量近似为：剪切成像方式主要有三种：≈dn．2a．1)偏振剪切成像。其中d为物距。这种剪切成像方式的基本光路结构，如图2所示。被物／厶第综合比较这三种典型的剪切成像方式，可以发