莫尔条纹法测量微小旋转角度的频域分析

利用菲涅耳衍射的频域分析方法,对莫尔条纹复振幅分布公式进行了理论推导,得到了使用两块相同光栅组成的光栅付测量微小角度的原理公式,与利用几何光学等方法得到的结论一致.模拟结果表明:莫尔条纹是光栅付拍现象的最低频率含量,莫尔条纹内含有大量高次谐波;在探测器光学系统放大率一定的前提下,为通过直接测量莫尔条纹宽度的变化达到测量角度变化的目的,必须根据测角精度、探测器的尺寸和分辨率选择合适的光栅付光栅常数和光栅付初始夹角.     

扭转角测量系统中焦距误差分析

针对莫尔条纹测量扭转变形方案,分析了双光栅在光学系统存在焦距误差时对扭转角测量精度的影响。通过在传统的莫尔条纹测量扭转角理论公式的基础上引入焦距对于光栅像的缩放效应,推导出含有焦距因子的扭转角测量模型。由模型可知,随着光学系统焦距差异的增大,对应的扭转角也会随之发生较大变化。特别当光栅夹角在小角度范围（1°～3°）内变化时尤为明显,最终影响到扭转变形的测量精度。在设计的实验中,利用2个已知焦距的光学系统,通过采集莫尔条纹图像进行扭转角精度分析,验证了该文提出的理论。     

基于双光栅夹角变化测量金属丝杨氏模量

本文提出了一种利用双光栅夹角变化测量金属丝杨氏模量的方法.该方法利用莫尔条纹宽度对双光栅夹角变化的高度敏感性,将动光栅放置在杠杆平台上,将不同拉力下金属丝的微小线位移转化为由双光栅夹角变化而引起的莫尔条纹宽度的变化,进而计算得到金属丝的杨氏模量.实验表明,该方法操作简单,数据准确,精确度高,实验结果符合预期.     

浅议莫尔现象及应用

莫尔(moire)一词来自法文,含义为波动的,或起波纹.在日常生活中,当我们将两块窗纱叠在一起时形成一种不规则明暗相间的花纹,这就是莫尔条纹.现在,莫尔现象已广泛应用于科学研究和工程技术之中,莫尔条纹作为精密计量手段可用于长度,角度、振动等领域的测量.1莫尔条纹的形成将两块参数相近的透射光栅以小角度叠合,将产生放大的光栅.如图1和图2为两块光栅常数相同的光栅A和B,叠合后得到如图3所示的放大光栅即莫尔条纹.     

光栅莫尔条纹特性检测仪的研制

介绍一种应用CCD进行测量的光栅莫尔条纹特性检测仪.该检测仪的结构完全开放,检测过程透明.不仅能够检测光栅副相对移动位移和移动方向与莫尔条纹移动数目和移动方向的关系,而且可以检测光栅副夹角变化对莫尔条纹宽度的影响.应用该仪器可以进行"莫尔条纹移动数目与光栅副移动位移关系测定"和"光栅副夹角变化和莫尔条纹宽度变化关系测定"两个实验,实验结果理想.     

双光栅在不同夹角下测量杨氏模量的实验研究

根据莫尔条纹的位移放大原理,利用在光栅栅距恒定时栅线夹角与莫尔条纹的宽度在小角度情况下成反比的关系,对钢丝杨氏弹性模量进行测量.通过对测量数据及计算结果的分析,得出结论:莫尔条纹的宽度随夹角增大而减小;测量误差随着光栅夹角增加而增大,但小于5%.并将实验值与理论值相比较,确定莫尔条纹法测量杨氏模量的可行性.     

莫尔条纹技术的三维测角方法研究

针对传统莫尔条纹技术在测量物体偏转角度中不能对多维角度变化进行测量的问题,采用了一种分区间设计的组合光栅方法,并结合光学自准直成像方法构建了一种新的实验系统装置,利用该系统通过测量莫尔条纹的变化实现了对被测量物体偏转角度的三维测量,对合作光学反射镜的偏转角度测量精度优于1”,绕轴转动测量精度优于2”。     

利用莫尔条纹测量物体三维形貌新方法研究

提出了以计算机控制光栅产生莫尔条纹来测量物体三维形貌的新方法.利用计算机控制空间光调制器（Space Light Modulator,SLM）产生可控制幅度及位相的理想光栅,将平行光波投影到待测物体上,其反射光通过参考光栅形成莫尔条纹,利用CCD接收并进行数字图像处理,恢复出待测物体的三维形貌.对此方法进行了理论分析,推导了变形莫尔条纹与待测物形貌变化的关系式.利用MATLAB对此关系式进行仿真计算,其准确度可达0.011 μm.     

用阴影莫尔条纹偏折术测量反射表面角位移

介绍一种阴影莫尔条纹偏折术。利用光栅自成象面的倾斜引起莫尔条纹方向变化来测量反射表面的角位移。     

基于莫尔条纹的测距实验装置设计

设计了以莫尔条纹为基础的距离测量实验装置;分别做了莫尔条纹栅距B与两光栅夹角口的关系实验和两光栅相对移动距离d与莫尔条纹明暗变化次数N的关系实验,并将实验中的数据与理论值相比较,从而确定该实验装置的可行性。     

双光栅相对旋转的叠栅条纹及其应用

导出了双光栅相对旋转时的叠栅纹光电信号与栅线夹角之的关系式,讨论了双光相对旋转测量小角度的范围。     

自由立体显示器中锯齿状交错狭缝光栅的设计

光栅式自由立体显示由于易存在莫尔条纹和串扰的问题而影响其显示效果.利用斜光栅可减轻莫尔条纹但增加了视点间的串扰.本文提出一种减轻莫尔条纹的光栅设计方法,同时对可视区域影响较小.设计中对光栅进行分段,并将相邻两段狭缝错开一定距离.该方法能减小通过同一狭缝看到两相邻子像素之间的黑条的比例,获得较宽且较淡的莫尔条纹,从而减轻了视觉干扰.仿真结果表明该光栅相比传统垂直光栅,莫尔条纹亮度下降了108.1％,而可视区域仅减小32.8％,具有较高的实用价值.     

自由立体显示器中锯齿状交错狭缝光栅的设计

光栅式自由立体显示由于易存在莫尔条纹和串扰的问题而影响其显示效果.利用斜光栅可减轻莫尔条纹但增加了视点间的串扰.本文提出一种减轻莫尔条纹的光栅设计方法,同时对可视区域影响较小.设计中对光栅进行分段,并将相邻两段狭缝错开一定距离.该方法能减小通过同一狭缝看到两相邻子像素之间的黑条的比例,获得较宽且较淡的莫尔条纹,从而减轻了视觉干扰.仿真结果表明该光栅相比传统垂直光栅,莫尔条纹亮度下降了108.1%,而可视区域仅减小32.8%,具有较高的实用价值.     

A modified moiré interferometer for three-dimensional displacement measurement

This paper presents a new optical interferometric system, MMI-T/G, composed of a modified four-beam moire interferometer and a Twyman/Green interferometer. The MMI-T/G system can measure threedimensional displacement fringe patterns with a single loading on the specimen, and the in-plane and out-of-plane displacement fields can be measured independently and defined clearly. The optical setup has the advantages of structural novelty, flexibility, and high fringe contrast. Moreover, the in-plane displacement sensitivity is twice of that of the normal moire interferometer. The measuring techniques to obtain the fringe patterns and displacement fields using the MMI-T/G system axe described. The experimental results of thermal displacement of an electronic device are shown.     

High-speed fringe analysis by using stair-shaped virtual grating demodulation

This article describes a novel fringe analysis technique using stair-shaped virtual grating demodulation algorithm for extracting the phase information from a single fringe pattern. In contrast to the Fourier transform technique and quadrature multiplicative moire method, the new method processes a fringe pattern in the integer signal domain instead of the frequency domain and real-signal domain. The spatial carrier of fringe image is not limited to any particular frequency as long as it fulfills the sampling theorem. The errors analysis of this technique is conducted by computer simulation and experiments.     

Automatic Analysis of the Phase Object Using Projection Moire Deflectometry

ＡｕｔｏｍａｔｉｃＡｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅＰｈａｓｅＯｂｊｅｃｔＵｓｉｎｇＰｒｏｊｅｃｔｉｏｎＭｏｉｒｅＤｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ￥ＷＡＮＧＭｉｎｇ（ＢａｓｉｃＤｅｐａｒｔｍｅｎｔ，ＮａｎｃｈａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｃｈａｎｇ３３００２９...     

基于快速傅里叶变换的条纹图像处理研究

为提高船体扭转角变形测量精度,对双光栅干涉测量法产生的莫尔条纹采用快速傅里叶变换频域处理。采集不同宽度的莫尔条纹图像,分别对图像进行快速傅里叶变换,对比分析图像频谱,得到实际莫尔条纹图像的有效频率信息。分析滤波器的选择原则,选用陷波低通滤波器,去除频域图像中高频噪声,获得莫尔条纹有效信息。实验结果表明,莫尔条纹的频域处理精度远高于空域处理结果,使扭转角测量精度提高到1.2″。     

A novel 3D measuring method for discontinuous object by non-integral twin-frequency grating

A new 3D shape measurement method based on non-integral twin-frequency grating projection is proposed. In this paper, the projected composite grating is composed of two sinusoidal gratings, and the quotient of whose frequencies is not an integer. By using appropriate phase-shifting algorithms, two wrapped phases can be obtained from sixteen frames of the distorted grating patterns. In aid of appropriate phase unwrapping method, the unwrapped phase of high frequency fringe is obtained only from the relation of the two wrapped phases by a pixel-to-pixel phase unwrapping technique. Therefore the unwrapped phase of high frequency fringe pattern is independent of the low frequency fringe pattern, different from traditional integral twin-frequency grating projection methods in which the phase unwrapping error of low frequency fringe pattern may be propagated onto the unwrapped phase of high frequency fringe pattern. The new theory proves that the proposed method is applicable to measure discontinuous object, and has considerable measurement accuracy.     

Measurement of a transparent object by using an automated Talbot interferometer

It is reported that the first partial derivative of the phase distribution for a transparent object can be measured automatically by a personal computer with an image processor. The moire pattern is formed by superimposing the Fourier image distorted by the transparent object on the master grating. But if only the moire patterns are observed, it is not shown if the fringe order numbers increase or decrease. The fringe scanning method is presented to overcome the fringe order numbers. The four-step method is used to calculate the first partial derivative. By a simple experiment, the first partial derivative can be shown in the three dimensional graphics.