相移云纹干涉法与盲孔法相结合检测复合材料的残余应力

本文应用相移云纹干涉法与盲孔法相结合检测纤维增强复合材料的残余应力。盲孔法是工程中被广泛应用的测定残余应力的方法之一,相移云纹干涉方法可得到孔边任意一点的位移信息。由于正交各向异性复合材料在弹性主方向不发生拉剪(或剪拉)耦合效应,所以通过适当读取孔边特殊点的位移,可方便地得到残余应力值。

热障涂层残余应力的相移云纹法测试

本文针对的热障涂层（ＴＢＣ）的细微结构和微小变形特点，提出了一种新的高精度的相移云纹图像处理实验技术，把它同释放法相结合，利用高温云纹光栅，对电子束—物理气相沉积（ＥＢ－ＰＶＤ）热障涂层的残余应力分布进行了测试研究，并与其它方法进行了比较分析。

先进云纹测量技术及应用

本文着重介绍了高灵敏度云纹法的发展及其在结构和材料力学行为测量方面的应用,包括云纹干涉法、微米云纹法、纳米云纹法及其相移技术。介绍了清华大学工程力学系光测实验室近年来利用云纹干涉法在材料科学、激光焊接、微电子封装等力学行为测量方面的应用成果。讨论了微米/纳米云纹法分别在微电子封装、微机械系统(MEMS)、纳观变形场测量中的应用。

生物膜材料张力形变干涉相移法的分析

细胞培养基底膜(硅胶膜)在应变量1%、10%、20%、25%伸张状态下,应用相移影栅云纹法,分别得到了4种伸张状态下硅胶膜上的全场位移分布,并进行了培养膜三维形貌重建.结果表明相移影栅云纹法适用于大变形的培养膜的形变测量,经过图像处理能够实现物体形貌的自动化和数字化测量要求.为进一步的硅胶膜全场应变测试提供数据支持.

用短相干光源测量平行平板玻璃的光学均匀性

为了解决传统干涉绝对测量法不能测量前后表面平行度很好的光学玻璃和晶体均匀性问题,提出了在以短相干光为光源的泰曼-格林干涉仪上,通过调整参考光路的光程,使被测样品的前后表面分别处在零光程差位置,这样从样品两面反射回来的光就不会同时满足和参考光相干涉的条件,从而解决了前后面的反射光干涉混叠问题.用虚光栅移相莫尔条纹法处理采集到的干涉图,得到位相数据,代入绝对测量法的计算公式,得出待测样品的折射率分布.对厚度为13mm、口径为75mm的光学平板玻璃进行测量.结果表明,光学均匀性检测准确度可达到2.6×10-6,被测样品折射率偏差的峰谷值为Δnpv=6.06×10-6,均方根值为Δnrms=8.96×10-7.

移相器微位移旋转误差的分析及测试

以压电陶瓷(PZT)微位移器为主要研究对象,引入一种处理静态干涉图的新方法——虚光栅移相叠栅条纹法,设计实验对一台实际使用的移相器微位移旋转误差进行测试研究,对其引起的波面旋转情况进行了定量的计算分析,并给出测试结果·用虚光栅移相叠栅条纹法处理实验中加有载频的干涉图时,不需要使用任何移相器件,可以进行动态位相的检测,整个移相过程用计算机进行控制,避免了引入额外的移相误差·

相移阴影莫尔条纹正交化解调技术

提出一种基于克莱姆正则化分析法的三帧自标定相移阴影莫尔三维轮廓技术.该技术首先采用移动光栅的方法获得相移条纹图,然后通过不同帧相移条纹图相减去除条纹图背景,进而结合克莱姆正交化法和最小二乘法,发展了一种相位解调方法,提取了测量相位.以五步Harlharan算法为参考,用不同算法对同一物体表面进行测量.结果表明,相对于典型的三步相移法和主量分析方法,提出的方法测量得到的相位误差最小(<0.5rad),且简化了测量过程.

云纹／光栅测试技术的几点讨论

本文用信号处理的方法系统地阐述了云纹／光栅测试技术。以面内云纹／光栅测试为例，首先说明了光栅是位移和变形信息的空间载体；位移和应变分别是对载体的相位和频率调制；而云纹现象则是试件栅频谱向零频处平移的结果或说云纹是对光栅载体信号解调的过程；进而讨论了云纹技术与光栅技术的本质区别。其次分析了云纹／光栅测试系统的性能，讨论了条纹分析方法及数字图象处理手段对云纹／光栅系统的测试精度、灵敏度、空间分辨率的影响。

基于数字微镜阵列光调制的激光防护系统

提出一种基于数字微镜阵列(DMD)的激光防护系统设计方案,利用DMD的光调制作用减少强激光对光电成像设备的损坏。详细介绍了系统的工作原理、DMD及CCD的选型、投影光路和光学转换系统的设计,运用相移莫尔法进行了图像像素的调校。模拟实验结果显示,该系统可在不同光斑半径和光强的条件下成功识别激光光斑中心点的像素坐标和半径,实现对光斑对应区域的微反射镜控制,激光光强可衰减70%以上。

DMD芯片在光栅投影三维轮廓测量技术中的应用

光栅投影成像法经常用于物体的非接触形状测量和形变测量。通过莫尔相移法,可以实时获得物体表面的等高轮廓线。但是在测量高速运动物体三维轮廓图像时误差较大,因为相移法需要拍摄几张经过相移后的变形光栅。在加入了DMD芯片后,可以在CCD的一帧图像时间内完成所有的相移后变形光栅的图像拍摄,有效地降低了高速运动物体三维轮廓成像的误差。

基于单幅干涉图的溶液浓度变化量测量

溶液浓度变化量的测量在材料、生物医学等领域具有重要的研究意义。为快速、非接触地测量溶液浓度的变化量,在马赫曾德干涉仪基础上构建测量光路,采用虚光栅莫尔条纹法处理含有浓度变化信息的单幅干涉图,借助对干涉图中溶液区域外部干涉条纹的分析,解决了常规虚光栅莫尔条纹法难以处理条纹密度分布不均匀的干涉图的问题。实验定量测得了NaCl溶液浓度变化量的分布情况。

任意相移阴影叠栅相位解调技术的研究

结合时域和频域干涉图分析方法,提出一种任意相移阴影叠栅条纹图相位解调技术,降低了干涉图在采样过程中对相移量的严格标定要求,补偿了相移阴影叠栅技术固有的相移不匀误差。使用空域技术确定采样干涉图的正交信号,进而得到了采样干涉图的相移量,然后运用任意相移相位提取算法搜索测量相位信息。实验证明此方法简单方便、求解迅速,且优于典型的相移算法,其测量误差的标准差不超过3×10-3 mm,该方法为提高相移阴影叠栅技术的测量精度提供了有效手段。

阴影叠栅相移非线性误差补偿算法研究

相移阴影叠栅干涉场的相位(高度)存在非线性关系,而传统的相移阴影叠栅技术往往忽略了相位与高度的非线性关系,从而在测量系统中引入测量误差。对此提出了一种基于迭代相位解调自调算法相移阴影叠栅技术,该方法利用最小二乘技术获得相移量估算值,利用该估算值通过迭代算法消除相移阴影叠栅的全场相位误差,从而得到正确的相位分布。模拟计算表明该方法可以有效解决相移不均产生的相位测量误差问题,且可实现光栅移动量的精确估算,其误差不超过3.4%。对比实验进一步说明了所提出方法的正确性和优越性。

自动的阴影莫尔轮廓术

把相移技术用于阴影莫尔条纹分析，从而克服了传统的阴影莫尔轮廓术无法判断被测物体表面的凹凸以及测量精度低等缺点；介绍了产生相移的方法，并分析了相移误差，最后对实物进行了测量，给出了实验结果。

一种适合低信噪比投影栅的时空二维相移算法

提出了一种适合低信噪比投影栅的时空二维相移算法。首先设计四步相移正弦光栅条纹图,由DLP投影仪投影到待测物体表面,再由CCD相机采集受物体形貌调制的变形条纹图;然后对其中一幅变形条纹图进行傅里叶变换以确定抽样间隔,再对4幅相移条纹图用相移法求得条纹背景和调制幅度后,对每幅变形条纹图做归一化处理;对每幅相移条纹图在空间域进行下采样抽样和灰度插值,构建相移莫尔条纹图,得到多帧时空域相移条纹图;对多帧时空域相移条纹图按时空二维相移法处理求得莫尔相位,再将莫尔相位与抽样点相位叠加求和得到变形条纹图对应的相位数据;最后,以面膜作为样品进行了实验测量,结果表明,经典四步相移法重构的物体形貌出现明显失真,而本文方法能较好恢复物体的三维形貌。

相移阴影云纹法在磨牙形貌测试中的应用

现代光力学测试技术目前广泛应用于工业界和学术界。为了解决生物医学工程形貌测试问题,阴影云纹法应用于口腔齿科领域。通过对磨牙形貌进行相移阴影云纹法测试,得到了4幅干涉图,通过图像处理得到了等值线和三维形貌。结果表明该方法能够用于口腔修复领域,较为清晰地辨别磨牙凹凸部位并以干涉条纹图的形式展现。该测试方法特点是不用对待测物进行加载,可以实现非接触测试待测物形貌。

基于短相干光干涉的平行平板型光学元件面形测量

为了解决使用激光干涉仪测量平行平板光学元件面形时会产生干扰条纹的问题,提出了一种利用短相干光干涉测量平行平板光学元件面形的方法。在泰曼-格林干涉仪中使用钠光为光源,由于钠光为短相干光源,当参考面与被测平板前表面光程匹配时,平行平板后表面的反射光无法与参考光和测试光干涉,从而避免了干扰条纹的产生。测量时采集到的为单幅干涉图,使用虚光栅移相叠栅条纹法从中提取波面数据,即可得到平行平板光学元件的面形数据。实验测量了一平行平板光学元件的面形,其面形数据与使用Zygo干涉仪测得的结果吻合。

三维物体形貌测量技术的研究

随着计算机技术、光学和光电子技术的发展,光学三维测量技术得到了飞速发展和广泛应用。三维物体形貌测量技术包括:云纹轮廓术、相位测量法、投影栅线相位轮廓术。在应用领域中,实时三维测量是降低产品成本和提高产品质量的一个关键技术,对于数字化加工和设计、信息处理,快速流水线和集成产品的设计和制造等有着重要的影响。实时三维测量的关键在于能够满足在线检测的计算速度,需要从硬件的性能和算法的设计上寻求突破。