[發明專利]一種自標定陰影莫爾三維輪廓測量方法

有效

• 申請號: 201710037589.6
• 申請日: 2017-01-18
• 公開（公告）號: CN106813596B
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發明（設計）人: 杜虎兵;顏菁菁;劉海濤;王建華
• 申請（專利權）人: 西安工業大學
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 西安新思維專利商標事務所有限公司 61114
• 代理人: 黃秦芳

1.一種自標定陰影莫爾三維輪廓測量方法，其特征在于:依次包括下述步驟：

第一步：將被測物體置于測量空間，開啟光源，并使用攝像機記錄產生的條紋圖；

第二步：運用精密位移臺以預定義的距離等步長移動光柵兩次，并記錄每次移動后產生的條紋圖；

第三步：對采集的條紋圖進行預處理：運用條紋降噪的方法去除圖像中的高頻噪音信號；

第四步：對條紋圖信號的相位進行解調處理：

設A(x,y)為背景，B(x,y)為調制項，φ(x,y)為相位，δ為相移，n為時域條紋序號，則攝取的條紋圖光強分別可表述為：

I_n(x,y)＝A(x,y)+B(x,y)cos[φ(x,y)+nδ],(n＝0,1,2) (1)

為了表述清晰，下面的推導過程省略坐標項(x,y)；

首先應用運用條紋互減去除背景項，得到的新條紋表述為：

進一步對新條紋進行加、減運算得：

顯然(3)式振幅不等，因此對其進行正則化，并約掉常數項得：

式中代表了矩陣范數運算，其中，m、n為條紋圖大小；采集的條紋圖中條紋數目大于1，根據三角函數積分計算特點知，上述矩陣范數近似相等,因此可得：

進而，得：

θ＝φ+δ/2＝arctan(I_N1/I_N0) (6)

將(6)式帶入(3)式，得：

δ＝arctan[I_s·tan(I_N1/I_N0)/I_a] (7)

因此得測量相位為：

φ＝θ-δ (8)

第五步：運用去包裹方法對第四步得到的測量相位進行相位展開；

第六步：根據解算的相位和測量靈敏度利用下式進行相位-高度映射，完成本次測量任務；

設測量系統靈敏度為s,根據陰影莫爾相位-高度映射關系得：

上式中參數分別表示：l為光源-CCD平面與參考光柵的距離、d為光源與CCD的距離、△l為相移時光柵移動距離和p光柵常數。

2.根據權利要求1所述的自標定陰影莫爾三維輪廓測量方法，其特征在于:所述測量方法的第二步中所說的預定距離為0.001mm。