发散圆形条纹投影的共轴三维测量方法

在基于条纹投影的三维测量方法中,圆形正弦条纹比线性条纹具有更高的相位灵敏度。提出一种基于发散投影光线几何关系的圆形条纹投影共轴三维测量方法。沿光轴方向移动投影仪使得物面上的条纹发生变化,利用电荷耦合器件(CCD)采集对应的条纹图,并从中解算出不同的相位场。利用投影仪位移带来的投影光线变化建立起相位信息和物体高度间的约束,不需要获取复杂的系统参数就能重建物面的高度信息,减少测量中存在的阴影和遮挡问题。仿真和实验结果均表明了所提方法的有效性和实用性。

基于傅里叶变换的改进圆形条纹投影轮廓术

圆形正弦条纹在条纹圆心处具有恒定相位(常编码为零相位),其圆心可以作为相位展开的参考点,据此得到的绝对相位用于计算被测物体的高度信息。由于圆形条纹的载波相位为非线性函数,已有的圆形条纹投影傅里叶变换法需要求解一元二次方程,进行判根操作,再使用拟合来得到对应物面高度信息的像素位移量,鲁棒性差。提出并研究了一种基于傅里叶变换的改进圆形条纹投影轮廓术,该技术通过多投影一帧具有水平移动量的条纹,简化了圆形条纹投影方式的像素位移量的计算,将像素位移量的计算从解一元二次方程降维为解一元一次方程,提高了基于傅里叶变换圆形条纹投影轮廓术的鲁棒性和面形重建精度。计算机仿真和实验验证了所提方法重建物体三维面形的有效性,特别适合全平面离面测量。

基于圆形条纹投影的相位测量轮廓术研究

编码的圆形正弦条纹在圆心具有零相位,该点可以作为后续相位计算和展开的参考。但是圆形条纹提供的载频相位具有非线性特点,当其用于三维面形测量时,如果圆心在物面上,获取物面高度信息的方法与投影单频直条纹的情况不同。研究基于圆形条纹投影的相移轮廓术,讨论了物面高度引起的图像点坐标的位移量和绝对相位的计算方法,并完成相应的误差分析。对3.5 mm平面测量误差的标准差为0.019 mm。计算机模拟和实验验证了该方法能直接得到离面物体的绝对相位,用于重建物体的三维面形。