全场数字化测量光弹性等倾角的五步彩色相移法

通过把相移法与光学彩色信息图像处理技术相结合 ,提出了一种确定全场光弹性等倾角的五步彩色相移法。模型置于白光照射下 ,在起偏镜与分析镜不同设置的平面偏振光场中 ,用彩色数码照相机分别采集五幅等色线与等倾线相耦合的条纹图 ,根据相移法基本原理 ,就可以确定在 0～π/2范围内的等倾角。经过对径压缩圆盘的检验 ,实验结果与理论完全相符。该方法改进了单色光相移法的不足 ,对实验应力分析及其在工程结构强度设计中的应用将起积极的促进作用     

数字光弹性中五步彩色相移法及其应用

把相移法与光学彩色信息图像处理技术相结合,提出全场数字化确定主方向角的光弹性五步彩色相移法。其主要优点是采用最简单的白光平面偏振仪光学系统,由数码照相机采集五幅等色线与等倾线相互耦合的彩色条纹图,经计算机进行处理后,就可以得到[O～π／2]范围内单纯连续的等倾角相图;为了减少测量误差,在相移法中引入背景光强参与运算。对实验中存在的三种主要误差因素进行了定量分析,给出了具体的误差控制指标。用对径压缩圆盘问题的理论仿真模拟结果、基本实验和复杂平面及空间实际问题进行检验和对比,表明本方法是正确可行的。     

投影条纹相移法中图像饱和误差抑制算法研究

针对投影条纹相移法三维形貌测量中的图像饱和误差进行了深入研究,分析了基于条纹相移技术的图像饱和误差抑制算法的适用范围,推导了基于六步相移的饱和误差抑制算法公式.理论分析表明,相移条纹图的帧数越多,饱和误差抑制算法的适用范围越广.并通过数值模拟和实验进行了验证,基于六步相移的饱和误差抑制算法可以更加有效地抑制图像饱和引起的相位误差.     

投影条纹相移法中图像饱和误差抑制算法研究

针对投影条纹相移法三维形貌测量中的图像饱和误差进行了深入研究,分析了基于条纹相移技术的图像饱和误差抑制算法的适用范围,推导了基于六步相移的饱和误差抑制算法公式.理论分析表明,相移条纹图的帧数越多,饱和误差抑制算法的适用范围越广.并通过数值模拟和实验进行了验证,基于六步相移的饱和误差抑制算法可以更加有效地抑制图像饱和引起的相位误差.     

平面偏振光场光弹性实时相移法的误差分析

研究了在获取图像的过程中转角变化、偏振片方位角误差及试件所受的载荷变化对平面偏振光场光弹性实时相移法的影响。通过理论分析与数值模拟,讨论了在不同条件下等倾角相位误差。等倾角相位误差随着每场转角变化的增加而增大;偏振镜方位角误差使等倾角相位产生平移;试件所受的载荷变化会引起所采集的光弹性图像误差,对等倾角的计算结果会产生较大的影响。研究结果对合理设计光弹性实验装置、正确评价和执行实验技术具有积极的指导作用。     

数字光弹性中六步混合相移技术

数字光弹性应力分析中常用相移法确定等倾线和等差线,最广泛应用的是十步相移法,针对单色光入射引起的等倾线耦合等差线的问题,增加采集白光入射4幅图像,使用不同光弹图像集分别计算等倾线和等差线,测量精度更高但操作复杂、效率较低。本文提出一种优化的六步混合相移方法,将十步相移法的6+4测量方法缩减为3+3的六步测量方法。用仿真模拟实验对本文方法进行误差分析,验证了其具有良好的抗噪性能和相移误差抗干扰能力。真实实验结果表明：与传统六步相移法相比,本文方法有效解决了等倾线耦合等差线以及波片失配误差的问题;与十步相移法相比,本文方法与其等倾线平均偏差约为0.01 rad,等差线平均偏差约为0.09 rad,在提高40%采集效率的同时保证了测量精度。     

采用相位半角的两步相移法

针对经典两步相移算法对光强不均匀分布和物体不均匀反射率处理能力不强的问题,分析相移量为90°的情况,采用光强模型,直接对光强进行数据操作,利用三角关系,给出了求解折叠相位相位半角的计算方法,通过高度-相位差公式得到物体的三维形貌数据,避免了因归一化操作过程中取最值方法引起的误差.实验对比分析了经典四步相移法和两步移相法,表明在环境光强可以忽略不计或足够小的情况下,该方法误差范围为±0.2mm,结果优于经典两步相移法,接近于测量误差最小的四步相移法.     

采用相位半角的两步相移法EI北大核心CSCD

针对经典两步相移算法对光强不均匀分布和物体不均匀反射率处理能力不强的问题,分析相移量为90°的情况,采用光强模型,直接对光强进行数据操作,利用三角关系,给出了求解折叠相位相位半角的计算方法,通过高度-相位差公式得到物体的三维形貌数据,避免了因归一化操作过程中取最值方法引起的误差.实验对比分析了经典四步相移法和两步移相法,表明在环境光强可以忽略不计或足够小的情况下,该方法误差范围为±0.2mm,结果优于经典两步相移法,接近于测量误差最小的四步相移法.     

相移相位测量的全息再现算法及测量误差分析

用全息原理和方法研究相移相位测量,得到了N步整周期相移再现物光波复振幅同步叠加函数(N步相移函数),同时提出一种新的相移相位测量误差分析和最大误差估计方法。N步相移干涉图是以理想平行光为参考光的无衍射同轴全息图,将其与对应的相移参考光相乘后求和得到N步相移函数;在理想情况下,这是一种复振幅分离、测量和物光波复振幅函数同步叠加方法,存在误差时计算出的相位是最小二乘方法的最佳期望结果。利用N步相移函数得到的N 1步相移函数,说明非理想N步相移函数是理想N步相移函数与误差函数之和,可以把相位型误差转化为与振幅和强度相对误差同等的误差来对待,降低了相位测量中误差估计的难度,给出了N步相移算法最大误差的估计方法和公式。     

基于概率密度函数的彩色相位测量轮廓术校正

在彩色相位测量轮廓术中,光电器件多个光通道之间的颜色串扰、强度响应不均等因素的影响,使得所获取的相移条纹图像失真,因此采用传统的相位技术求解相位会产生极大的相位误差。从彩色条纹图像的数学模型出发,分析了彩色成像器件所获取的红绿蓝三通道条纹图像特性,提出一种两步校正方法：第一步是基于三通道均值及标准差实现对各颜色通道图像强度的归一化处理;第二步是使用概率密度函数曲线搜索失真后的实际相移量,抑制相移量不准确对测量结果的影响。所提方法不需要对系统的耦合系数和相移偏移量进行预校正,可实现简便、快速的相位误差补偿。模拟及实验结果验证了该方法的有效性。     

几种任意步距步进相移算法的误差分析与对比

介绍了到目前为止的几种任意步距步进相移算法,并针对相移干涉仪的两种主要误差———移相误差和探测器非线性误差进行了计算仿真,进而比较分析了它们对这这些误差的抑制能力,其结果可为实际应用合理地选择算法提供理论依据。     

Instantaneous phase shifting arrangement for microsurface profiling of flat surfaces

Phase shifting interferometry is a well-established technique for non-contact surface profile measurement. Though phase shifting technique has many advantages, it is marred by a few inaccuracies due to the vibration and mechanical movement of the phase shifter itself. Significant amount of work is reported to theoretically compensate these error sources. But for a few works, prominent achievements have not been reported in eliminating these error sources in phase shifting interferometry. In this paper, a novel optical layout, in combination with instantaneous phase shifting interferometry is described. Experiments were carried out with this setup on a super mirror with a λ/20 surface roughness, to demonstrate the validity of the principle.     

移相干涉术的一种新算法：重叠四步平均法

提出了一种能大大地减小由于移相器的位移误差而引起相位复原误差的新方法，即重叠四步平均法（Ｏｖｅｒｌａｐｐｉｎｇ Ａｖｅｒａｇｉｎｇ ４－Ｆｒａｍｅ （ＯＡＦ） Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）。给出了这种方法的盯们复原精度与移相器的位移误差之间的关系式，从关系式中可见，ＯＡＦ算法大大地减小由于移相器的位移误差而引起相位复原误差，通过计算机模拟，得到了各种算法的相位复原精度与移相器的位移误差之间的关系曲线，分析     

基于移相法的光学玻璃应力等倾角全场数字化测量

提出了一种用四步移相法实现光学玻璃应力等倾角全场数字化测量的方法。用数码相机拍摄椭圆偏振光场转过不同角度时的四幅出射光强图像,根据移相法的原理计算出在0°～90°范围内的等倾角β。通过对具有典型应力分布的光学玻璃进行实验验证表明,计算结果与实际情况相符。     

Limitation of carrier fringe methods in digital photoelasticity

The carrier fringes method has been proposed in digital photoelasticity in combination with techniques such as Fourier transform and phase shifting method, without considering the influence of the isoclinics on the isochromatic patterns analysis. Unlike other optical methods as moiré and holographic interferometry, in photoelasticity the light intensity emerging from a circular polariscope is related to both the isochromatic retardation and the isoclinic parameter. As it is shown by the theoretical analysis, owing to the misalignment between the principal stresses in the model and in the carrier, the computed retardation is affected by an error which is the same for all photoelastic methods based on the use of carrier fringes. Consequently, the photoelastic analysis carried out by methods that use carrier fringes cannot be applied as a full-field technique. In detail, numerical simulations show that the retardation error is comparable (less than 0.05 fringe orders) with that of other photoelastic methods provided that the misalignment between the principal stresses in the model and in the carrier is less than 30°. On the contrary, in the model zones where the misalignment is higher than 30°, the retardation measurement can be affected by non negligible errors (up to 0.25 fringe orders).     

高精度干涉检验移相算法对振动误差的免疫能力

对移相干涉测量中影响移相稳定性,从而产生测量误差的小幅度机械振动进行了研究,建立了振动误差模型,仿真分析了Wyant84b三步算法、Hariharan87五步算法、七步算法和十三步算法4种不同移相算法对振动的免疫能力。模拟结果显示,十三步算法对振动的免疫能力最好,与已发表文献成果吻合,说明本文的模拟具有较高的可信度,在一定程度上能够对影响干涉仪精度的振动误差进行合理预测,并能够起到评价和筛选移相算法的作用。     

Sensitivity of isoclinic data using various phase shifting techniques in digital photoelasticity towards generalized error sources

Photoelasticity is a whole field experimental technique to obtain stress fields in both 2-D and 3-D elasticity problems. The accuracy of parameter evaluation by digital photoelastic techniques depends on the choice of the optical arrangements for parameter estimation, the inherent error in optical elements and any misalignments introduced during experimentation. A generic approach to simulation of error in digital photoelasticity by Jones calculus is presented in this paper. Of late it has been shown that the quarter-wave plate mismatch error is varying and is not a constant value. The present simulation accounts for inherent variable error in quarter-wave plates and also accommodates the error arising due to the optical misalignment of the various optical elements. The applicability of the new methodology is shown for different phase shifting techniques. A comparative study among various techniques is done regarding sensitivity to general error sources and it is found that the ten-step method is the least sensitive among them all. Therefore usage of the ten-step method is thus recommended while using manual polariscope for digital photoelastic applications.     

基于可靠性的相位去包裹算法

提出了一种新的基于可靠性的相位去包裹算法。采用了队列算法及去包裹可靠性的判别标准。与传统方法相比,能够自动避开噪声区域,解决了相位去包裹中的阴影遮挡以及空洞等问题,克服了传统去包裹方法中的误差传播效应,能准确快速地对全场进行相位去包裹。设计了一套基于此算法的三维形面测量系统。