基于投影条纹法的带钢平坦度检测系统

平坦度是描述带钢表面几何形状的重要参数,平坦度在线检测对于带钢板形的控制尤为重要。因此,研究了一种新的基于投影条纹法的平坦度检测系统。文中阐述了该系统的测量原理、硬件结构和软件部分。软件部分包括图像处理、深度提取及平坦度计算等。此测量方法属于全场式三维测量方法,能克服带钢运动对测量造成的不良影响,与目前广泛采用的传统测量方法相比,能更准确地测量出带钢平坦度。测量实验表明,该系统测量误差小于±0.4mm,能够分辨出±1I的不平度偏差。

快速傅里叶变换与泽尼克模式拟合的条纹投影面形恢复算法

针对条纹投影偏折法中需要多次迭代进行面形恢复,提出一种结合快速傅里叶变换(FFT)算法与泽尼克(Zernike)模式拟合的算法(FFT-泽尼克)。数值仿真结果表明,直接使用泽尼克模式拟合,需要迭代15次,用时1min以上,而使用FFT-泽尼克算法,迭代5次已收敛到理想精度。在保证计算精度在纳米量级的情况下,计算时间也缩短了近2/3。

条纹图像边缘检测在热轧带钢平坦度测量中的应用

平坦度是描述带钢板形质量的主要参数之一,平坦度在线测量对于板形控制至关重要。研究了一种新型的基于数字投影和条纹边缘检测技术的平坦度测量系统,阐述了该系统的测量原理、硬件构成及系统软件,软件包括图像处理、坐标变换及平坦度计算等。该测量方法属于三维全场式测量方法,能克服带钢垂直运动给测量带来的不利影响,与目前广泛应用的传统测量方法相比,抗干扰能力强,测量结果更准确,且成本较低。

投影梳状条纹插值法测量蜻蜓的翅膀变形

提出一种使用梳状条纹插值法测量昆虫运动的方法 ,并实现了对扇动中的蜻蜓翅膀的弓形变形和扭转变形的测量。结果表明在扇翅运动中蜻蜓翅膀产生较大的弹性变形。这种测量可以帮助流体力学建立更为精确的翅膀模型 ,从而对蜻蜓飞行中的升力来源给出更为精确。

大视场双目投影条纹方法中的相机参数标定与优化研究

投影条纹法具有高精度、高分辨的特点,且实验设备简单,对实验环境要求低,适宜于不同尺度的三维形貌测量。双目投影条纹法通常采用有标准参照物的相机标定方法获取相机参数,以实现物体表面三维形貌重建。然而,在大型结构的三维形貌测量中参照物的相对尺度较小,传统的基于重投影的相机标定方法在特征检测中引入的误差会被放大,从而影响三维表面形貌测量的稳定性和准确性。本文结合双目投影条纹成像原理,提出了一种适用于大面积形貌测量的投影条纹系统标定方法。该方法利用投影条纹控制点以及对极几何约束对张氏标定法结果进行优化,从而可以在大视场标定中保持较高的精度。实验表明,在标定板与测量物大小相当时,本文提出的标定方法与传统标定方法的测量结果基本一致;当标定板远小于待测物时,本文方法的测量精度和稳定性明显优于传统方法。

免疫投影基准光强变化的五步移相算法在条纹投影偏折法中的应用

为了提高条纹投影偏折法对自由曲面的测量精度，通过分析投影到待测面的条纹光强变化形式，推导出一种可以免疫光强变化的五步移相算法，并通过频域傅里叶分析论述了该算法的可行性。数值实验结果表明，免疫光强变化的五步移相算法在基准光强变化1％～5％，杂散光噪声为0．1％～0．5％的情况下，相位计算精度峰值为0．0042λ，均方根值为0．0014λ，在消除离焦影响后，相位计算精度可以达到0．00092。与其他移相算法的对比分析，进一步说明了该算法的优势，免疫光强变化五步移相算法在利用条纹投影偏折法测量自由曲面领域有着较高的应用价值。

条纹投影法中抗噪声干扰的相移编码去包裹方法

相位去包裹问题广泛存在于条纹投影形貌测量中。提出了一种相移编码去包裹方法,该方法在求解相位时使用多步相移法,并在额外的一幅编码图像中,将标记条纹级数的编码嵌入到相移量中。解码时,通过分析各像素点处不同相移的光强信息序列,可以求解该点处的编码相移量,从而获得绝对相位。该方法只需要少量图像,且可以逐点去包裹,适用于不连续物体的形貌测量,但是容易受到投影仪和相机的噪声影响。通过增加互补的编码条纹图像,提出了一种改进的相移编码去包裹方法,在实现不连续物体形貌测量的同时,显著增强了噪声鲁棒性。经过仿真分析和实验,验证了所提的相移编码去包裹方法的有效性。

条纹投影法中考虑伽马非线性影响的相移编码去包裹方法

条纹形貌测量方法中广泛存在相位去包裹问题,相移编码去包裹方法兼顾了时间类方法逐点分析的鲁棒性和空间类方法的高效性,但是容易受到投影仪的伽马非线性影响。本文通过使用有限谐波模型近似非线性影响下的条纹图像,得到了一种考虑非线性影响的相移编码去包裹方法,在不增加编码图像数量的条件下能稳健地实现不连续物体的形貌测量,而且有效抑制了非线性影响造成的相位去包裹误差。仿真分析和实验结果表明在非线性影响下本文方法相比原相移编码方法显著减少了去包裹误差,证实了所提出的相移编码去包裹方法的有效性。

基于多周期条纹投影技术的位相逆推法在物体表面形状测量中的应用

提出了一种基于多周期条纹投影技术和位相逆推法的物体表面形状测量法,该方法通过分析干涉条纹的位相分布来测得物体的表面形状。相对于单波长干涉仪、条纹投影法等其他测量方法而言,多周期条纹投影法不仅具有更高的测量精度和更大的测量范围,而且还可以用来测量非连续表面形状。此外,在多周期条纹投影法的基础上,还介绍了一种新的空间位相分析方法:位相逆推法。运用这种方法测量物体表面形状可以极大提高测量的精度和系统的稳定性。数值仿真及实验表明,由位相过零点所得到的测量值精度高于由振幅最大值所得到的测量值精度;当测量范围为毫米级时,基于多周期条纹投影法的位相逆推法的测量精度可以达到微米级。

宽带钢热连轧机的板形检测

热连轧机的板形控制一直是国内外研究的难点和热点。作为板形控制的"眼睛"——板形仪,一直成为被关注的对象。文章主要介绍了国内外板形检测技术的发展的概况,可以看出,非接触式检测因其结构简单,无损带钢表面,易于维护,价格低廉等优点而越来越受重视。在非接触式检测方法中,以光学方法应用最为广泛。文章从目前应用较广的两种平坦度检测方法即激光三角法和投影条纹法的测量原理出发,介绍了其系统组成和实际应用。

三维形貌的快速测量方法

提出一种基于条纹投影技术的高效三维快速形貌测量（ＦＴＰ）方法。根据该法，投影在被测表面上的Ｒｏｎｃｈｉ光栅条纹在空域中被载波频率所调制，该调制信号然后经低通滤波并解调得到相应于被测表面上每点高度的相位信息。数据处理中采用了相位展开技术以消除相位计算中的２π跳变值，最终重构被测的表面轮廓。用该法对复杂表面进行了测量，取得了满意的结果。由于这种方法只须一帧条纹数字图像直接在空域中进行处理就可获取每点的高度信息值，而无须如其它ＦＴＰ等方法所须的确定条纹级数或插值和曲线拟合等操作，数据处理速度更快，因此有较好的实用价值。

工字型加筋复合材料壁板的压缩屈曲行为实验研究

在复合材料结构整个屈曲承载过程中，从微观开始发生局部的纤维断裂、基体微裂纹等损伤，并随着屈曲程度的增加和屈曲模式的转化逐渐发生分层扩展。采用实验与数值计算相结合的方法，本文研究了工字型加筋壁板复合材料结构在压缩载荷作用下的屈曲行为。采用无损光学手段来非接触检测壁板表面的全场屈曲挠度，捕捉屈曲模态演化过程。基于有限元的数值模拟，预测了工字型加筋壁板复合材料结构的屈曲与后屈曲行为，用定量的实验数据来对比数值预测的壁板屈曲形态，表明实验和数值结果的离面挠度分布具有一致性。

一种新型的热轧带钢平坦度测量系统

研究了一种新型的基于数字投影技术和条纹边缘检测技术的平坦度测量系统,阐述了该系统的测量原理、系统组成、标定方法及平坦度计算等。该系统采用的投影条纹法系三维全场式测量方法,能克服带钢垂直运动对测量的不利影响,与目前常用的平坦度测量方法相比,其抗干扰能力更强,测量结果更准确,并且硬件成本比较低。

白种人女性皮肤纹理与年龄和部位相关性研究

目的 采用皮肤纹理轮廓仪研究皮肤细小纹理、皱纹与年龄和部位的关系。方法 对皮肤光类型为Ⅱ型、Ⅲ型 ,年龄 2 0～ 74岁的 5 0名白种人女性健康志愿者前额、眼外眦外侧、前臂屈侧正中和手背 4个部位硅胶倒模取样。用干扰条纹光投影法的皮肤纹理轮廓仪对硅模轮廓行三维图像扫描和三维图像数字化处理。记录代表皮肤粗糙参数 (Spa)和皮肤沟纹深浅的参数 (Spt、Spq、Spp、Spv、Sptm、Sppm、Spvm)。 结果 发现各项皮肤纹理参数与年龄成正相关 ,6 0～ 74岁组与其他年龄组比较差异有显著性意义。以Spa和Sptm与年龄的相关系数最高。 结论 本研究表明 ,采用干扰条纹光投影法的皮肤纹理轮廓仪对皮肤细小纹理和皱纹的研究提供了一个客观评价方法。Spa和Sptm是客观有效的观察参数 ,前臂内侧皮肤是评价局部护肤品的适宜部位。

复合材料加筋板压缩过程的全场光学检测

数字投影条纹形貌测量方法具有非接触、全场性、测试仪器结构简单及测量精度高和实时自动处理等优点,能实时检测物体表面形貌的演化过程.使用四幅正弦相移条纹图像循环投影到正交肋增强的复合材料层合板上,采用相移法实时监测层合板在压缩过程中的形貌变化过程.测量结果显示复合材料层合板在各个正交增强网格内出现局部屈曲波包,在端部附近网格内表现为波峰,而在中间附近网格内显示为波谷.通过对指定位置的挠度分析可知,在整体试样弯曲的基础上,网格内的局部屈曲挠度随载荷而增加,实验测量数据有利于探讨其破坏机理及失效模式.

A correction method of color projection fringes in 3D contour measurement

In the three-dimensional(3D) contour measurement,the phase shift profilometry(PSP) method is the most widely used one.However,the measurement speed of PSP is very low because of the multiple projections.In order to improve the measurement speed,color grating stripes are used for measurement in this paper.During the measurement,only one color sinusoidal fringe is projected on the measured object.Therefore,the measurement speed is greatly improved.Since there is coupling or interference phenomenon between the adjacent color grating stripes,a color correction method is used to improve the measurement results.A method for correcting nonlinear error of measurement system is proposed in this paper,and the sinusoidal property of acquired image after correction is better than that before correction.Experimental results show that with these correction methods,the measurement errors can be reduced.Therefore,it can support a good foundation for the high-precision 3D reconstruction.