反射表面三維形貌的測量方法研究.pdf

1、物體表面的三維形貌參數是加工表面質量和功能特征的重要參數，目前三維形貌的測量和分析還是更多的停留在二維層面上。然而，二維層面形貌測量的局限性使之已經不能滿足我們對表面參數更高、更精準的要求。因此三維層面上的形貌測量已經成為當前的研究熱點。激光技術、計算機技術以及數字圖像處理技術的飛速發(fā)展和日益成熟，使光學非接觸式表面形貌測量在三維形貌測量中的應用越來越廣泛。而在光學器件、精密儀器等設備中存在大量的反射表面，由于反射表面的特殊性質，常規(guī)方

2、法難以獲取其形貌參數，因此如何獲得反射表面的三維形貌參數是一個熱門課題。本篇文章根據反射表面的特殊性質，設計了一套可以測量反射表面三維形貌參數的光學平臺，并使用該平臺進行了一系列針對不同類型反射表面三維形貌測量的研究。
　　本課題在第一章中介紹了當前比較主流的集中形貌檢測的原理和方法，其中重點介紹了在本課題中所用的干涉相移法和相位解調方法。第二章詳細介紹了本實驗采用的光路圖及其實驗原理，即采用干涉相移法，使用旋轉光學玻璃板的方法實

3、現相移，對當前熱門的相移技術和顯微干涉技術進行了探究。在第三章，重點介紹對實驗取得圖像數據的處理，針對實驗中拍攝的圖像，分析噪聲出現的原因，選取合適的濾波方式進行處理。第四章，整合實驗過程中的數據，從圖像的去噪，到解相位，去包裹，再到三維顯示，得到三維重建后的立體圖形。通過對比各種測量條件和測量方法的不同，分析對測量結果所產生的影響因素。第五章，介紹作者自行搭建的反射表面的三維形貌測量實驗儀，該設備可以完成對反射表面和透命表面的三維形貌

4、測量，彌補了目前投影法對該領域測量的不足。在第六章中總結了作者在本課題所做的主要工作，存在的不足，創(chuàng)新點以及對本課題的前景展望。
　　本文采用光學干涉法，基于邁克爾遜干涉儀，測出了凸面鏡的形貌參數，并以此為標準，可測量不規(guī)則高反射表面和投射表面的三維形貌參數。在此過程中作者主要完成了以下具體工作:
　　1、基于步進電機旋轉平臺，光源以非零度角入射傾斜的光學玻璃做相移器時，將激光入射角度、平臺旋轉角度、玻璃厚度與相移量大小之間