[發(fā)明專利]一種實(shí)時(shí)云紋干涉圖高速相位提取系統(tǒng)及提取方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811606986.1
• 申請日: 2018-12-27
• 公開（公告）號: CN110243289A
• 公開（公告）日: 2019-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬峻;毛露露;陳壽宏;徐翠鋒;尚玉玲;郭玲
• 申請（專利權(quán)）人: 桂林電子科技大學(xué)
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02;G01B11/16
• 代理公司: 北京中濟(jì)緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 石燕妮

本發(fā)明提出一種實(shí)時(shí)云紋干涉圖高速相位提取系統(tǒng)，包括相位測量系統(tǒng)和控制模塊，所述測量系統(tǒng)包括激光器、分光耦合器、相移器、隔振平臺、底座、平移臺、多維調(diào)節(jié)加載架、試件放置臺、云紋干涉光路結(jié)構(gòu)、可調(diào)節(jié)支桿、圖像采集模塊；所述控制模塊與圖像采集模塊電連接；激光器、分光耦合器、相移器、底座設(shè)置于所述隔振平臺上，平移臺設(shè)置于底座上，多維調(diào)節(jié)加載架設(shè)置于平移臺上，試件放置臺設(shè)置于多維調(diào)節(jié)加載架上，激光器通過分光耦合器與云紋干涉光路結(jié)構(gòu)連接，云紋干涉光路結(jié)構(gòu)設(shè)置于試件放置臺的上方空間；移相器與試件放置臺連接；激光器發(fā)出的光經(jīng)過云紋干涉光路結(jié)構(gòu)后照射到待測試件表面，由待測試件反射至圖像采集模塊中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)測量領(lǐng)域，具體涉及一種實(shí)時(shí)云紋干涉圖高速相位提取系統(tǒng)及提取方法。

背景技術(shù)

在現(xiàn)代光測技術(shù)中，云紋干涉法是一種非接觸式測量面內(nèi)位移和應(yīng)變場的方法，常制作或復(fù)制高靈敏度云紋光柵，以作為試件表面變形的傳感載體進(jìn)行測試。對于云紋干涉圖的相位提取是光學(xué)測量中數(shù)字化處理的重要環(huán)節(jié)，采用相移干涉技術(shù)進(jìn)行相位提取，不需要進(jìn)行條紋中心定位和條紋級數(shù)確定，可直接得到云紋干涉圖上各點(diǎn)的相位分布，該技術(shù)以其高精度、高重復(fù)性等優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于復(fù)合材料殘余應(yīng)力測量、物體表面形變的測量、光學(xué)元件表面測量等光學(xué)測量領(lǐng)域。傳統(tǒng)的相位提取技術(shù)多采用通用處理器或?qū)Ｓ肈SP芯片實(shí)現(xiàn)，原理較復(fù)雜、穩(wěn)定性較差，且不能滿足高精度大容量數(shù)據(jù)高速處理的要求。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種實(shí)時(shí)云紋干涉圖高速相位提取系統(tǒng)及提取方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種一種實(shí)時(shí)云紋干涉圖高速相位提取系統(tǒng)，該提取系統(tǒng)包括相位測量系統(tǒng)和控制模塊10，所述測量系統(tǒng)包括激光器2、分光耦合器3、相移器4、隔振平臺1、底座15、平移臺16、多維調(diào)節(jié)加載架17、試件放置臺5、云紋干涉光路結(jié)構(gòu)6、可調(diào)節(jié)支桿7和圖像采集模塊8；所述控制模塊與所述圖像采集模塊電連接；

所述激光器2、分光耦合器3、相移器4、底座15設(shè)置于所述隔振平臺1上，所述平移臺16設(shè)置于底座上，所述多維調(diào)節(jié)加載架17設(shè)置于平移臺上，所述試件放置臺5設(shè)置于多維調(diào)節(jié)加載架17上，所述激光器2通過所述分光耦合器3與所述云紋干涉光路結(jié)構(gòu)6連接，所述云紋干涉光路結(jié)構(gòu)6設(shè)置于所述試件放置臺5的上方空間；所述移相器4與所述試件放置臺5連接；

激光器2發(fā)出的光經(jīng)過云紋干涉光路結(jié)構(gòu)后照射到待測試件表面，由待測試件反射至圖像采集模塊8中。

可選地，所述云紋干涉光路結(jié)構(gòu)6包括光纖分光器60、場鏡61、第一反射鏡62、第二反射鏡63、第三發(fā)射鏡64、第四反射鏡65、第一激光耦合器66、第二激光耦合器67、第一準(zhǔn)直鏡68、第二準(zhǔn)直鏡69，

所述光纖分光器60將激光發(fā)射器發(fā)射的光分成兩路，其中一路光依次經(jīng)所述第一激光耦合器66、第四反射鏡65、第二準(zhǔn)直鏡69、第二反射鏡63照射到所述待測試件18表面；另一路光依次依次經(jīng)所述第二激光耦合器67、第一反射鏡62、第一準(zhǔn)直鏡68、第三反射鏡64照射到所述待測試件18表面上。

可選地，所述圖像采集模塊為COMS相機(jī)。

可選地，所述控制模塊為FPGA。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明還提供一種實(shí)時(shí)云紋干涉圖高速相位提取方法，包括：

放置待測試件于云紋干涉光路結(jié)構(gòu)的測試位置，對待測試件進(jìn)行測試；

通過相移器實(shí)現(xiàn)相移操作，控制四次相移量依次為0、π/2、π、3π/2；

由FPGA控制CMOS相機(jī)，捕獲對應(yīng)四次相移的四幅云紋干涉圖，并對云紋干涉圖像進(jìn)行數(shù)字化處理；

所采集到的四幅云紋干涉圖，其對應(yīng)的四次相移量依次為0、π/2、π、3π/2，則其對應(yīng)的光強(qiáng)分布分別可表示為：