基于结构光照明的表面形貌测量系统的研究

论文摘要

表面形貌是制造产品和科学研究样件的重要几何特征,其测量、分析与评定对表面功能质量特性保证具有重要意义。结构光照明显微测量技术基于宽场显微成像原理,使用结构光对被测表面或结构信息进行调制,去除离焦信号干扰,并结合垂直扫描得到三维显微图像。该方法具有非接触、高效率、高精度特点,不仅可以应用于反射表面,也可用于散射表面的形貌测量。本文围绕结构照明显微表面形貌测量技术进行研究,主要工作内容如下:1、基于宽场显微成像原理,研究了结构光照明显微测量系统的点扩展函数与光学传递函数,从频域的角度解释了结构光显微镜具有光学层析能力的原因,分析了结构光条纹不同空间频率对光学层析能力的影响规律,为条纹周期的合适选择提供基础。2、对结构光照明显微镜的成像系统与照明系统进行研究,基于科勒照明原理,提出一种利用成品透镜与无限远物镜,结合数字微镜阵列(DMD)设计结构光显微镜照明系统的方法,不仅便于调节物面光强和照明视场大小,而且有利于保证结构光条纹的均匀性。基于所设计的光机系统,进一步研究了结构光照明显微镜的测量过程及其同步控制原理。3、对基于HiLo的两步法、基于Hilbert变换的两步法、三步相移及多步相移法等结构光照明显微镜光学层析算法进行研究,比较了它们的实现的难易性与鲁棒性,并研究了不同轴向响应曲线峰值定位算法的精度与效率,得到了合适的三维表面形貌高精度重建算法。4、设计建构了一套基于结构光照明的三维表面形貌显微测量系统,进行了性能测试实验,并与商用共焦显微镜以及白光干涉仪进行比较分析,结果表明所建立的测量系统对于散射表面和功能性结构表面均具有良好的精度特性。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 柴常春

导师: 刘晓军

关键词: 表面形貌,结构光照明显微镜,柯勒照明,光学层析,重建算法

来源: 华中科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,计算机软件及计算机应用

单位: 华中科技大学

基金: 湖北省科研条件与资源研究开发项目“宽带光同步相移干涉表面动态测量仪研究与开发”项目(编号2015BCE057)

分类号: TP391.41;O43

DOI: 10.27157/d.cnki.ghzku.2019.001939

总页数: 65

文件大小: 3681K

下载量: 220

相关论文文献

• [1].基于双目面结构光的高反光物体自适应条纹方法[J]. 光学技术 2020(04)
• [2].结构光技术解析及应用[J]. 中国新通信 2018(11)
• [3].多结构光测量技术的应用分析[J]. 数码世界 2016(12)
• [4].基于结构光标记的光场三维成像技术研究[J]. 红外与激光工程 2020(03)
• [5].基于结构光反射成像的水果果皮和果肉光学特性参数测量[J]. 农业工程学报 2020(07)
• [6].结构光照明显微镜的实验教学设计[J]. 实验室研究与探索 2020(05)
• [7].使用白色结构光编码的三维几何发型重建[J]. 计算机辅助设计与图形学学报 2017(04)
• [8].结构光条纹图像分割方法[J]. 计算机应用与软件 2016(08)
• [9].基于单目视觉和圆结构光的目标姿态测量方法[J]. 应用光学 2016(05)
• [10].棱镜组产生宽区域近似无衍射栅型结构光[J]. 激光与光电子学进展 2015(04)
• [11].一种新型近似无衍射栅型结构光及其实现方法[J]. 光电工程 2010(09)
• [12].一种新的不可见结构光算法[J]. 微计算机信息 2009(26)
• [13].基于组合激光结构光的多功能视觉传感器[J]. 焊接学报 2019(10)
• [14].基于结构光视觉的联合收获机谷粒体积流量测量方法[J]. 农业机械学报 2020(09)
• [15].基于结构光的零部件表面孔缺陷特征提取方法研究[J]. 组合机床与自动化加工技术 2018(08)
• [16].一种基于平面靶标的圆结构光标定方法[J]. 红外与激光工程 2013(S1)
• [17].焊缝成形尺寸的结构光测量技术研究[J]. 中国高新科技 2018(23)
• [18].基于FPGA的结构光图像中心线提取[J]. 电子产品世界 2015(06)
• [19].结构光测量系统误差分析[J]. 光电工程 2008(10)
• [20].基于结构光的角焊缝空间位置检测系统[J]. 电焊机 2020(02)
• [21].基于圆结构光的管道内表面缺陷检测方法研究[J]. 计算机仿真 2020(09)
• [22].结构光视觉系统误差分析与参数优化[J]. 计算机工程与设计 2013(02)
• [23].结构光测头嵌入式系统的设计与实现[J]. 小型微型计算机系统 2009(10)
• [24].强弧光干扰下焊缝结构光图像跟踪信息获取[J]. 清华大学学报(自然科学版) 2008(11)
• [25].多场景下结构光三维测量激光中心线提取方法[J]. 红外与激光工程 2020(01)
• [26].基于结构光的镜面/漫反射复合表面形貌测量[J]. 红外与激光工程 2020(03)
• [27].基于相位映射的结构光相位误差补偿方法研究[J]. 中国测试 2018(04)
• [28].基于结构光表面缺陷检测系统设计与开发[J]. 现代制造工程 2018(05)
• [29].材料亚表面结构光热辐射检测实验[J]. 实验室研究与探索 2020(10)
• [30].管道内表面圆结构光视觉三维测量系统[J]. 红外与激光工程 2014(03)

标签：表面形貌论文;  结构光照明显微镜论文;  柯勒照明论文;  光学层析论文;  重建算法论文;