用图象光载波方法进行表面深度的自动测量

本文讨论从被物体表面形状调制的图象江载波信号中提了以该表面深度全场信息的测量方法，结合成熟的计算机图象处理技术，该方法可构成在精度、量程、自动化程度方面具有很强适应性的无接触测量系统。文中给出了自动测量系统的构成设计，并给出了测量实例。     

用矩形栅自动相移法测量三维物体形状

本文介绍了一种自动测量物体三维形状的新方法。该方法将矩形栅投影于三维物体表面，利用图像处理系统自动产生云纹和自动实现云纹相移，实现了三维物体形成恢复。本文通过实验验证了该方法的正确性下处理精度。方法容易实现，能较好消除多种系统误差，抗干扰能力强，精度和自动化程度高。     

基于锁相循环投影的物体形貌检测

本文提出将相位锁定循环技术应用于栅线投影方法,将规则栅线投影到物体表面得到变形栅线,用相位锁定循环法解调含有物体表面高度信息的位相。用该法不需传统的相位去包裹,即可完成对二维栅线图扫描,从而确定其相位。通过对典型试件的检测,得到了比较满意的结果。     

基于时域位相分析的云纹法形貌测量技术研究

采用影像云纹法和时域相位分析技术研究了物体形貌测量的新方法.通过研制高精度旋转平台,利用栅线旋转的方式使栅线的空间频率以一定的规律变化,使物体的离面高度与该点的灰度变化率有关.在利用FFT确定灰度变化频率时,采用补零的方法提高了频率的确定精度,从而有效地提高了物面形貌测量的精度.实验发现:当补零倍数达到原始长度的128倍时,使用空间频率为5 l/mm的栅线精度可以达到0.02mm.本文讨论了该方法相关技术参数的选取方法,给出了标定实验和利用该测量系统实际测量门齿生长发育沟的实例,阐述了牙齿表面形貌数字化在牙科修复手术中的意义.通过具体标定过程与应用实例,证明了本文提出的测量方法提高了测量精度,简化了测量过程,在云纹干涉形貌测量领域有了新的突破.     

傅里叶变换投影栅线法测量大物体的变形

本文利用傅里叶变换投影栅线技术对大物体的离面变形进行了测量，分析了大物体的尺寸给测量过程带来的主要矛盾，讨论了方法的灵敏度和精度，用计算机数值模拟技术给出了大尺寸引起的频率变化所带来的误差。结果表明，傅里叶变换投影栅线技术可以用于大尺寸物体离面变形的精确测量。     

回转体三维扫描形貌测量及其应用

本文提出一种测量三维形貌的扫描系统,该系统可被用于测量回转体的三维形貌。激光光刀被投射在被测物体表面,由于被测物体表面的形貌而改变了光刀的弯曲方式,摄像机将变形后的图像采集到计算机中。当被测物体放置在转台上旋转一周时,相应的一系列光刀变形的图片被采集到计算机中,这一系列图片包含了物体表面形貌的全部信息。通过连续扫描采集系列图片并计算,最终可以获得整个被测物体的三维形貌。当被测物体直径在一百毫米左右尺寸范围内的测量灵敏度可到0.01mm,其它尺寸范围要更换成像系统,才能达到相应的灵敏度。本文给出了两个较为复杂模型的三维形貌测量结果。该结果表明,本系统在对回转体表面形貌的测量方面具有一定的技术难度和广泛的工程需求,本文的研究具有重要的参考价值。     

薄壁柱壳的圆度及三维变形测量技术

本文采用一种新的形状位置（Ｐｒｏｆｉｌｉｍｅｔｒｙ）自动测量计算机处理方法,对钢质圆柱壳的椭圆度进行了测试。具体使用投影光栅,于壳体表现形成栅线影象,自动形成栅线光频率线性编码,用ＣＣＤ摄象机采集到频率编码壳体光栅影象,构成形西半球工波图。将载波的图象经过计算机图象系统获得数值图象。计算机经过快速富立叶变换法解码,输出频率位相值,经数据处理可得到精确的壳面尺度。     

双频投影栅线法测量三维物体形状算法的讨论

本文对用双频投影栅线法测量物体表面三维形状的现有计算方法作了比较，并进行数值模拟计算，给出比较结果，指出各方法的优劣。     

三维形状检测中的参数标定研究

应用投影栅线法在现场检测三维物体的形状时，参数标定是影响测量精度最重要的一个因素。本文研究了三维形状检测过程中的参数标定问题，并应用傅里叶位相解调技术处理实验数据。提出了坐标系统及几何参数的标定技术，推导出考虑栅线节距变化的计算公式。给出了部分实验结果，并讨论了测试精度。     

一种基于投影云纹法的三维形貌测量技术及其标定方法

投影云纹法测量物体的三维形貌具有非接触式、快速、全场测量的优势,且计算结果的分辨率和精度都很高。本文提出了一种新的投影云纹系统测量三维形貌的计算和标定方法,这种方法适用于由投影仪直接投影栅线的投影云纹系统,对光路没有特殊相对位置要求,标定过程对设备的要求低,简单易行,仅需一大一小两块平整的标定板即可实现对整个系统的标定。其可行性、正确性以及高精度的特点都被真实物体测量证实。     

基于体视显微镜的测量系统标定研究

微观三维变形测量系统在工程上有广泛的应用。本文构建了体视显微镜双相机微观图像采集与测量系统,可以实现对微小物体形貌、位移、变形的全场测量。微观三维变形的测量精度与成像系统的畸变模型存在密切的关系。本文采用了考虑多种不确定情况的畸变模型,能很好地表达体视显微镜测量系统的成像误差,并设计了点阵式标定模板和精密的平动平台,实现了基于Tsai标定的自动标定算法。实验表明,体视显微镜测量系统可以在各种放大倍数下稳定工作,标定的精度得到很大的提高,并给出了在不同放大倍数下对规则圆柱体的形貌和直径的测量结果。     

基于透射电镜晶格图像数字云纹的应变测量方法

提出一种通过量化几何转角实现应变测量的数字云纹新方法。该方法以高分辨透射电镜(TEM)获取的晶格图像为基础,通过傅立叶变换-反傅里叶变换,将TEM晶格图像生成三个不同倾角的栅线图。以已知应变状态位置获取的TEM栅线图为参考栅,以所需测量位置获得的栅线图为试件栅,分别对倾角接近的参考栅与试件栅进行逻辑运算,得到各倾角栅对应的数字云纹图像。基于几何云纹基本原理,建立参考栅与试件栅二者之间栅线倾角的变化(即栅线转角θ)、该栅线倾角所对应几何云纹条纹的倾角与栅线间距变化率(即栅线法向应变分量ε)之间的解析关系。计量栅线转角与几何云纹条纹的倾角便能够得到试件栅位置上三个不同方向的正应变,从而实现面内应变各分量的解耦测量。由于本方法获得的是高分辨TEM图像所在位置的应变平均信息,因此具有十纳米量级的空间分辨率。本文采用模拟实验对以上方法的正确性进行了验证,并将其应用于多层异质半导体结构横截面样品的应变分析,并给出了面内应变各分量的细节信息。     

图象处理技术在光测力学中的几点应用

本文介绍图象处理技术在物体变形与形貌测量中两个方面的应用，以寻求用现代计算机技术，信号处理技术来解决力学文体的途径。     

电子散斑干涉和Video全息干涉

本文综述了有关电子散斑干涉法(ESPI)和Vidco全息干涉技术的一些近期成果.主要包括:有机玻璃模型中主应力和的测量,二维气体温度场和轴对称气体温度场的测量,三维物体表面形状和三维位移场的测量.条纹图均用数字图象处理系统处理.文中介绍了各种测量光路和操作技术,分析了可能出现的误差,提供了部分实验结果.     

物体的三维形状或离面变形的自动检测技术

本文采用数字图象处理设备,应用一维傅立叶变换技术和分段线性增强技术,提出了一种建立投影云纹数字图象的新方法,所形成的条纹图象灰度具有严格的正弦或余弦分布特性,结合位相检测技术,可计算出物体的离面高度或离面变形。可完全由计算机进行处理,自动化程度高,并能保证测量精度.最后给出了应用于物体形状检测或离面变形测试的两个实例,实验结果表明了该方法的可行性和可靠性。     

三维物体形貌检测图像处理中的小波数字滤波技术

傅里叶变换轮廓术和相移法是投影栅法测物体三维形貌的两种重要方法。相移法需要精密的移相装置,且需采集一幅以上的图像,在应用中受到一定限制。而傅里叶变换轮廓术只需一幅图像便可计算出各点相位值,测量精度高,测量范围广,因而得到广泛运用。最大测量范围受到高度分布h(x,y)在与光栅线垂直向上变化率的限制,即面形变化剧烈的物体易产生相邻谱区的混合,不易测准。本文提出的基于小波数字滤波的傅里叶变换法,可以将物体的可测梯度提高3倍。因为利用小波技术对变形栅线图进行处理后,滤去了直流分量和高频分量,得到的相对栅线图只剩下基频分量。采用小波数字滤波与傅里叶变换轮廓术相结合的方法,用小波变换去除直流成分和高频成分,从而提高了物体的可测精度,降低了对滤波器的设计要求,能较好地将物体的相位信息分离出来。本文给出了这种算法的理论分析和计算机模拟试验的结果。     

基于任意系统位置关系的投影云纹形貌测量技术研究

提出了一套完整的基于投影云纹系统的物体表面形貌测量方法,包括理论公式推导、系统线性近似误差分析、全场灵敏度系数标定方法、实际物体的实验测量结果。所提出的方法既不需要特定的系统硬件位置关系设置,也无需人为确定系统的几何参数。该方法在允许测量系统组件任意放置的情况下仍然能够获得很高的分辨率和精度,其有效性及正确性通过真实物体的实验得到证实。     

材料力学性能显微测试系统

介绍了适用于毫、微米量级材料的力学性能测试系统,该系统包括微型加力装置、显微镜及数字图像处理系统。通过计算机控制,加力机构可以对微小试件按力或位移控制方式加载,载荷大小通过传感器直接由计算机数字化。试件的变形测量采用数字图像相关技术,通过序列图像分析方式,获得试件在不同外力作用下对应的变形,从而获得该材料的应力应变关系。在利用显微镜对微细观图像进行放大时,图像的畸变会影响相关计算的精度,本文采用了精度极高的正交栅板,对成像系统进行标定,有效地消除了高放大倍数下的图像畸变。图像相关技术对被测物体的表面处理非常敏感,本文也对这一问题进行了讨论,并给出两个不同的应用实例。第一个为材料性能试验,对厚度为0.1mm的铝材进行单向拉伸,给出了材料的应力应变关系;第二个为稳态裂纹扩展试验,对用人牙制作的紧凑拉伸试件进行测试,获得裂尖后的COD曲线。实验表明,该测试系统在微细观力学实验中具有广阔的应用前景。     

光弹性贴片载波法

本文提出了一种提高测量灵敏度的光弹性贴片法。通过高频条纹调制获取载波条纹图。使贴片的等差效应所反映的力学信息规范化。运用计算机图象处理技术,对载波图自动采集、处理和解调,以获得全场条纹级数。编制了专用软件并以实例说明实验过程。     

浮力-热毛细对流表面位型研究

将栅线结构光源系统与图像处理技术相结合,形成一种实时诊断浮力-热毛细对流表面形貌的光学测量系统.研究两端带有温差的矩形池内薄层流体的表面变形.应用图像互相关方法对实验结果进行计算和分析,得到了流体表面变形定量的实验结果.实验结果表明了在浮力-热毛细对流的发展过程中,出现流体表面变形,温度梯度、表面张力、浮力、液固亲润问题、以及壁面温度决定了该表面变形大小和变形方向.