留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于条纹投射和正弦相位调制的表面形貌测量系统

冯帆 段发阶 伯恩 吕昌荣 傅骁 黄婷婷

冯帆, 段发阶, 伯恩, 吕昌荣, 傅骁, 黄婷婷. 基于条纹投射和正弦相位调制的表面形貌测量系统[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(12): 3762-3768.
引用本文: 冯帆, 段发阶, 伯恩, 吕昌荣, 傅骁, 黄婷婷. 基于条纹投射和正弦相位调制的表面形貌测量系统[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(12): 3762-3768.
Feng Fan, Duan Fajie, Bo En, Lv Changrong, Fu Xiao, Huang Tingting. Surface profile measuring system based on fringe projection and sinusoidal phase modulation[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(12): 3762-3768.
Citation: Feng Fan, Duan Fajie, Bo En, Lv Changrong, Fu Xiao, Huang Tingting. Surface profile measuring system based on fringe projection and sinusoidal phase modulation[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(12): 3762-3768.

基于条纹投射和正弦相位调制的表面形貌测量系统

基金项目: 

国家“863”计划(2013AA102402);国家自然科学基金(51275349)

详细信息
    作者简介:

    冯帆(1989-),男,硕士生,主要研究激光测试技术。Email:tjufengfan@163.com

  • 中图分类号: TH741;O436;TN249

Surface profile measuring system based on fringe projection and sinusoidal phase modulation

  • 摘要: 基于条纹投射和正弦相位调制技术,提出了一种用于测量物体表面三维形貌信息的光纤干涉系统。通过杨氏双孔结构实现了条纹投射,并以余弦电压信号驱动压电陶瓷实现正弦相位调制。为了消除机械振动、温度波动等外部干扰,采用相位控制系统对相位漂移进行检测,并生成实时相位补偿信号。补偿后相位误差可达6.8 mrad,从而获得高精度的干涉条纹相位稳定度。对待测件的表面轮廓连续测量两次,时间间隔为10 min,测量重复度达到0.05波长。实验结果证明:该系统能够实现较高精度的表面形貌测量。
  • [1]
    [2] Chen F, Brown G M, Song M. Overview of three-dimensional shape measurement using optical methods[J]. Optical Engineering, 2000, 39(1): 10-22.
    [3] Robinson D W, Reid G T. Interferogram Analysis, Digital Fringe Pattern Measurement Techniques[M]. Bristol: Institute of Physics Publishing, 1993: 94-140.
    [4]
    [5]
    [6] Genovese K, Pappalettere C. Whole 3D shape reconstruction of vascular segments under pressure via fringe projection techniques[J]. Optics and Lasers in Engineering, 2006, 44(12): 1311-1323.
    [7] Indebetouw G. Profile measurement using projection of running fringes[J]. Applied Optics, 1978, 17(18): 2930-2933.
    [8]
    [9]
    [10] Lalor M J, Atkinson J T, Burton D R, et al. A fiber optic computer controlled fringe projection interferometer for surface measurement[C]//Proc Fringe, 1993, 93: 242-247.
    [11]
    [12] Malacara D, Servin M, Malacara Z. Interferogram Analysis for Optical Testing[M]. New York: Marcel Dekker Inc, 1998.
    [13] Dubois A. Phase-map measurements by interferometry with sinusoidal phase modulation and four integrating buckets[J]. JOSA A, 2001, 18(8): 1972-1979.
    [14]
    [15] Sasaki O, Okazaki H. Sinusoidal phase modulating interferometry for surface profile measurement[J]. Applied Optics, 1986, 25(18): 3137-3140.
    [16]
    [17]
    [18] Sasaki O, Okazaki H, Sakai M. Sinusoidal phase modulating interferometer using the integrating-bucket method[J]. Applied Optics, 1987, 26(6): 1089-1093.
    [19]
    [20] He G, Wang X, Zeng A, et al. Sinusoidal phase-modulating laser diode interferometer for real-time surface profile measurement[J]. Chinese Optics Letters, 2007, 5(3): 164-167.
    [21] Sasaki O, Suzuki T, Takahashi K. Sinusoidal phase modulating laser diode interferometer with feedback control system to eliminate external disturbance[J]. Optical Engineering, 1990, 29(12): 1511-1515.
    [22]
    [23] Pennington T L, Xiao H, May R, et al. Miniaturized 3-D surface profilometer using a fiber optic coupler[J]. Optics Laser Technology, 2001, 33(5): 313-320.
    [24]
    [25] Chung-Feng Jeffrey Kuo, Han-Cheng Wu. A homography fringe generation method of fringe projection profilometry technology[J]. Optics and Lasers in Engineering, 2014, 56: 28-34.
    [26]
    [27]
    [28] Bo En, Duan Fajie, Lv Changrong, et al. Sinusoidal phase modulating interferometry system for 3D profile measurement [J]. Optics Laser Technology, 2014, 59: 137-142.
    [29]
    [30] Li Ameng, Peng Xiang, Yin Yongkai, et al. Fringe projection based quantitative 3D microscopy [J]. Optik - International Journal for Light and Electron Optics, 2014, 21: 5052-5056.
    [31] Zhou Na, An Zhiyong, Li Yonghao. Large-sized three-dimensional profile measurement technology based on laser radar [J]. Infrared and Laser Engineering, 2011, 40(12): 2465-2468. (in Chinese) 周娜, 安志勇, 李咏豪. 采用激光雷达的大尺寸三维形貌测量技术[J]. 红外与激光工程, 2011, 40(12): 2465-2468.
  • [1] 张宗华, 于瑾, 高楠, 孟召宗.  高反光表面三维形貌测量技术 . 红外与激光工程, 2020, 49(3): 0303006-0303006-13. doi: 10.3788/IRLA202049.0303006
    [2] 周维帅, 翁嘉文, 彭军政, 钟金钢.  利用相移条纹相位解调的广角镜头畸变校正 . 红外与激光工程, 2020, 49(6): 20200039-1-20200039-7. doi: 10.3788/IRLA20200039
    [3] 张雅鑫, 蒲明博, 郭迎辉, 靳金金, 李雄, 马晓亮, 罗先刚.  基于二次相位超表面的大视场紧凑型全Stokes偏振测量方法 . 红外与激光工程, 2020, 49(9): 20201030-1-20201030-8. doi: 10.3788/IRLA20201030
    [4] 郭红卫, 邢硕.  条纹投射技术中的投影机非线性自校正方法研究进展 . 红外与激光工程, 2020, 49(3): 0303009-0303009-12. doi: 10.3788/IRLA202049.0303009
    [5] 刘维新, 魏志伟, 赵文谦, 丁星卜.  光学波片相位延迟测量仪设计 . 红外与激光工程, 2019, 48(7): 718001-0718001(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0718001
    [6] 张晓琳, 毛红杰, 李凯, 唐文彦.  相位解调实现低频水表面声波振幅探测 . 红外与激光工程, 2019, 48(5): 506001-0506001(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0506001
    [7] 刘乾, 何建国, 岳晓斌.  任意正弦调制的正弦移相干涉波面测量方法 . 红外与激光工程, 2019, 48(3): 317002-0317002(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0317002
    [8] 张敏娟, 毕满清, 郝骞, 王志斌, 李珊.  弹光调制干涉图的预处理及相位校正方法 . 红外与激光工程, 2017, 46(4): 423001-0423001(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0423001
    [9] 黄宇翔, 张鸿翼, 李飞, 徐卫明, 胡以华.  相位调制激光雷达成像设计及仿真 . 红外与激光工程, 2017, 46(5): 506003-0506003(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0506003
    [10] 冀红彬, 张慧博, 戴士杰, 王志平.  用于非均匀条纹的二值时空编码相位展开方法 . 红外与激光工程, 2017, 46(4): 417004-0417004(9). doi: 10.3788/IRLA201746.0417004
    [11] 刘东, 严天亮, 王道档, 杨甬英, 黄玮.  条纹投影与相位偏折测量技术研究进展 . 红外与激光工程, 2017, 46(9): 917001-0917001(10). doi: 10.3788/IRLA201746.0917001
    [12] 王婉婷, 郭劲, 姜振华, 王挺峰.  光电跟踪自抗扰控制技术研究 . 红外与激光工程, 2017, 46(2): 217003-0217003(8). doi: 10.3788/IRLA201746.0217003
    [13] 刘博, 常俊德, 忻向军.  高非线性光纤中并行交叉相位调制的偏振膜色散监测方法 . 红外与激光工程, 2016, 45(9): 934001-0934001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0934001
    [14] 李彪, 吴海涛, 张建成, 伏燕军.  正弦脉冲宽度调制条纹结合相位编码条纹的三维测量方法 . 红外与激光工程, 2016, 45(6): 617006-0617006(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0617006
    [15] 戴士杰, 易丹, 李伟超, 常淑英, 王志平.  分段非均匀条纹生成方法及其在双频解相位中的应用 . 红外与激光工程, 2015, 44(9): 2849-2853,2857.
    [16] 冯晓星, 张鹏飞, 乔春红, 张京会, 范承玉, 王英俭.  高能固体脉冲激光热晕效应相位补偿的数值分析 . 红外与激光工程, 2015, 44(5): 1408-1413.
    [17] 杨作运, 王大勇, 王云新, 戎路, 杨登才.  基于激光相控阵原理的相位调制器半波电压测量方法 . 红外与激光工程, 2015, 44(3): 906-910.
    [18] 匡鸿深, 赵方舟, 高静, 葛廷武, 王智勇.  高功率光纤激光器中自相位调制的实验研究 . 红外与激光工程, 2014, 43(9): 2849-2853.
    [19] 黄法军, 万秋华, 杨守旺, 赵长海, 于海.  莫尔条纹光电信号的非线性跟踪微分测速方法 . 红外与激光工程, 2014, 43(6): 1930-1935.
    [20] 胡姝玲, 耿伟彪, 苑丹丹, 刘宏海, 马静.  相位调制光外差稳频信号检测技术 . 红外与激光工程, 2013, 42(1): 233-238.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  284
  • HTML全文浏览量:  56
  • PDF下载量:  133
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2015-04-10
  • 修回日期:  2015-05-12
  • 刊出日期:  2015-12-25

基于条纹投射和正弦相位调制的表面形貌测量系统

    作者简介:

    冯帆(1989-),男,硕士生,主要研究激光测试技术。Email:tjufengfan@163.com

基金项目:

国家“863”计划(2013AA102402);国家自然科学基金(51275349)

  • 中图分类号: TH741;O436;TN249

摘要: 基于条纹投射和正弦相位调制技术,提出了一种用于测量物体表面三维形貌信息的光纤干涉系统。通过杨氏双孔结构实现了条纹投射,并以余弦电压信号驱动压电陶瓷实现正弦相位调制。为了消除机械振动、温度波动等外部干扰,采用相位控制系统对相位漂移进行检测,并生成实时相位补偿信号。补偿后相位误差可达6.8 mrad,从而获得高精度的干涉条纹相位稳定度。对待测件的表面轮廓连续测量两次,时间间隔为10 min,测量重复度达到0.05波长。实验结果证明:该系统能够实现较高精度的表面形貌测量。

English Abstract

参考文献 (31)

目录

    /

    返回文章
    返回