[發明專利]一種雙波長光纖干涉條紋投射三維形貌動態測量方法

無效

• 申請號: 201210143259.2
• 申請日: 2012-05-10
• 公開（公告）號: CN102679908A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 段發階;呂昌榮;張超;段曉杰;張甫愷
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 溫國林

1.一種雙波長光纖干涉條紋投射三維形貌動態測量方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

(1)構建雙波長光纖干涉條紋投射系統；

(2)根據所述雙波長光纖干涉條紋投射系統獲取三維投射模型；

(3)所述雙波長光纖干涉條紋投射系統根據所述三維投射模型獲取物體表面三維形貌信息。

2.根據權利要求1所述的一種雙波長光纖干涉條紋投射三維形貌動態測量方法，其特征在于，所述雙波長光纖干涉條紋投射系統，包括：第一激光器、第二激光器、第一光隔離器、第二光隔離器、波分復用耦合器、3dB耦合器、第一加法器、第二加法器、WDM分路器、第一光電探測器、第二光電探測器、伺服反饋控制系統、CCD采集相機和上位機，

所述第一激光器發出的第一激光經過所述第一光隔離器后進入所述波分復用耦合器；所述第二激光器發出的第二激光經過所述第二光隔離器后進入所述波分復用耦合器，所述波分復用耦合器通過輸入臂將兩束激光耦合入所述3dB耦合器，所述3dB耦合器分成2路傳播，分別進入信號臂光纖和參考臂光纖；所述信號臂光纖和所述參考臂光纖的輸出端產生干涉條紋信號；所述信號臂光纖和所述參考臂光纖端面的菲涅爾反射使得反射光束原路返回并在輸出臂輸出，所述WDM分路器將所述反射光束分成第三激光和第四激光；所述第一光電探測器將所述第三激光、所述第二光電探測器將所述第四激光傳輸至所述伺服反饋控制系統中對初始相位進行測量，所述伺服反饋控制系統通過所述第一加法器對所述第一激光器進行正弦相位調制；通過所述第二加法器對所述第二激光器進行正弦相位調制；同時，利用所述CCD采集相機對所述干涉條紋信號進行采集，通過所述上位機對所述伺服反饋控制系統中寄存器進行設置，控制所述CCD采集相機曝光信號和相位調制信號之間的相位差，完成同步積分的過程。

3.根據權利要求2所述的一種雙波長光纖干涉條紋投射三維形貌動態測量方法，其特征在于，所述伺服反饋控制系統包括：CPU控制單元、直接數字頻率合成器和濾波器，

所述CPU控制單元產生控制信號，所述控制信號控制所述直接數字頻率合成器輸出可變頻率的方波和正弦波，所述方波用于調整所述相機曝光信號；所述正弦波經所述濾波器后用于調整所述相位調制信號，通過對所述CPU控制單元中的寄存器設置，控制所述相機曝光信號和所述相位調制信號之間的相位差。

4.根據權利要求2所述的一種雙波長光纖干涉條紋投射三維形貌動態測量方法，其特征在于，所述三維投射模型具體為：

所述CCD采集相機的鏡頭光學中心作為原點，x軸平行所述CCD采集相機的像素水平方向，y軸平行所述CCD采集相機的像素垂直方向，z軸沿所述CCD采集相機的光軸方向；所述信號臂光纖和所述參考臂光纖的投射中心位于P(L,0,0)，與原點相距為基線距離L；投射中心所投射的條紋與y軸方向平行，投射角度為β的條紋圖上點S(x，y，z)的坐標滿足下式：

x=mLm-h×Qtanβy=nLm-h×Qtanβz=-hLm-h×Qtanβ]]>

其中，m和n分別為水平與垂直方向像素序號，h為所述鏡頭光學中心到所述CCD采集相機的像平面的距離，Q為常數。

5.根據權利要求2所述的一種雙波長光纖干涉條紋投射三維形貌動態測量方法，其特征在于，所述投射角度刀具體為：

λ₁為所述第一激光器的波長；λ₂為所述第二激光器的波長；為調制所述第一激光器時得到的相位信息；為調制所述第二激光器時得到的相位信息；INT表示取整；R=Λ/λ₁；Λ=λ₁λ₂/|λ₁-λ₂|；a為所述信號臂光纖和所述參考臂光纖之間距離；β₀為投射條紋零級亮紋所在光面與x軸夾角。