[發(fā)明專(zhuān)利]最優(yōu)寬度調(diào)制下正弦光柵的設(shè)計(jì)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210064082.7
• 申請(qǐng)日: 2012-03-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102589481A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周波;喬付;劉文強(qiáng);饒龍;劉忠艷
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 周波
• 主分類(lèi)號(hào): G01B11/25
• 分類(lèi)號(hào): G01B11/25
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及三維輪廓測(cè)量領(lǐng)域，特指正弦圖樣的投影光柵。

背景技術(shù)

在三維輪廓測(cè)量技術(shù)被廣泛應(yīng)用在CAD/CAM、逆向工程、快速原型及虛擬現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域中，其研究方法主要有莫爾輪廓術(shù)、位相測(cè)量輪廓術(shù)、傅里葉變換輪廓術(shù)和空間位相檢測(cè)等，上述的輪廓測(cè)量方法都需要向物體表面投射正弦圖樣，因而，正弦光柵的設(shè)計(jì)是保證三維輪廓測(cè)量精度的必要條件。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：提供一種最優(yōu)寬度調(diào)制下正弦光柵的設(shè)計(jì)方法。該發(fā)明的技術(shù)方案如下：使用最優(yōu)寬度調(diào)制的方法設(shè)計(jì)正弦光柵，其思想為使相等空間間隔內(nèi)的光柵圖樣面積與參考正弦光柵圖樣的面積相等，在????????????????????????????????????????????????(為正弦光柵周期)區(qū)間分為長(zhǎng)度相等的N(N為偶數(shù))個(gè)區(qū)間，每個(gè)區(qū)間寬度，以原點(diǎn)為起點(diǎn)對(duì)區(qū)間進(jìn)行編號(hào)，編號(hào)為，各個(gè)區(qū)間與軸的交點(diǎn)為：，則第號(hào)區(qū)間可以表示為：，設(shè)置參考正弦光柵圖樣為，相應(yīng)的周期，設(shè)置光柵圖樣分布函數(shù)值分別為，，?在任一個(gè)區(qū)間內(nèi)，，（，對(duì)應(yīng)為光柵圖樣分布函數(shù)值）依次排列，且，根據(jù)等面積原理，第i（不妨設(shè)）個(gè)區(qū)間內(nèi)光柵的面積與對(duì)應(yīng)正弦波的面積相等，即，可以求得：

在區(qū)間內(nèi)，對(duì)應(yīng)的值為，；根據(jù)正弦波的對(duì)稱(chēng)性容易得到在區(qū)間內(nèi)，的值與前半周期的值相同，但對(duì)應(yīng)的值為，，以，的值為間隔制作光柵。

該發(fā)明的效果在于：由于使用最優(yōu)寬度調(diào)制方法設(shè)計(jì)并刻制正弦光柵，其優(yōu)點(diǎn)在于可以抑制任意次高頻諧波，使得該光柵經(jīng)鏡頭向被測(cè)物體表面可以投射明暗對(duì)比度較高的正弦圖樣，可將該光柵應(yīng)用到三維視覺(jué)測(cè)量工程技術(shù)中，提高三維視覺(jué)測(cè)量的精度。

附圖說(shuō)明

???????圖1最優(yōu)寬度調(diào)制后的二值波形與正弦波

??????圖2正弦光柵

??????圖3正弦光柵頻譜。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明:

如圖1所示，正弦波，設(shè)它的周期，，三角波的頻率，這里設(shè)置，根據(jù)發(fā)明內(nèi)容部分可以求得每個(gè)區(qū)間內(nèi)，值：

且，如果是，則則是相鄰間的。

根據(jù)，可以求出在區(qū)間內(nèi)，每個(gè)區(qū)間的起終點(diǎn)，分別為?，。

由于在區(qū)間跟前半周期具有對(duì)稱(chēng)性，所以：

，

光柵圖樣可以表示為：

在實(shí)際制作光柵中，取表示不透光，表示透光。

此光柵圖樣關(guān)于對(duì)稱(chēng)，用以上圖樣進(jìn)行光柵的制作，即可得到想要的正弦光柵圖樣。?

如圖2是在長(zhǎng)度上生成間距為，二值條紋并刻制出的光柵。

如圖3為該光柵的頻譜，由傅里葉級(jí)數(shù)公式：

??????????????

因?yàn)樗霉鈻艌D樣周期，，設(shè)，光柵關(guān)于奇對(duì)稱(chēng)，關(guān)于偶對(duì)稱(chēng)，所以,只要分析；

???

由上式可以求得：

……

的值依次為：?

??

由上可以觀察到，低頻段諧波幾乎沒(méi)有，高頻段在14次諧波有較明顯的波形，經(jīng)投影機(jī)鏡頭投射可以得到正弦光柵圖樣，通過(guò)選取不同的N值，可以抑制任意次的高次諧波，取值多少?zèng)Q定高次諧波的位置，N越大，諧波的次數(shù)越高，越容易濾去。

以上所述，僅為本發(fā)明的較佳的具體實(shí)現(xiàn)方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)力要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。