基于激光波数间断扫描干涉测量系统的研制及曲面轮廓三维测量

摘要

在复合材料检测和超高精度加工领域，曲面三维轮廓测量技术被越来越多的科研工作者所重视，占据的地位也越来越重要。在这种超高精度的测量技术领域通常使用的技术都是基于激光干涉检测原理的测量技术。激光波数扫描干涉测量技术是检测被测样件的曲面三维轮廓的激光干测量的方法之一，也是目前检测领域的重要发展方向。在激光波数扫描干涉测量时，主要是靠激光控制器调制激光二极管发出一束频率稳定的激光，通过调制激光，来达到波数扫描的目的。但是在调制激光器的时候，激光二极管由于自身硬件的原因，极容易产生模跳的问题，而激光波数扫描干涉测量技术是检测领域的一种超高精度测量技术，测量精度可以达到纳米级别，所以这种模跳问题是致命的，严重影响测量的精度。与此同时，CCD相机成像时，若使用普通的镜头，也有可能使拍摄的干涉图像产生畸变，也对此实验精度产生较大影响。所以针对于上述的问题，本文主要使用下述方法对问题进行解决：
　　（1）在常规的基于激光波数扫描干涉测量仪的基础上，设计一套基于激光断续波数扫描干涉测量系统，用于曲面三维轮廓的高精度测量。在系统的设计方面，在原来系统的基础上，增加一套远心镜头，减少CCD相机成像时的畸变问题。
　　（2）针对激光波数扫描过程中出现模跳问题，则对波数进行监视，检测出实际的波数变化量，合成实际的波数，提高曲面三维轮廓测量精度。

目录

第一章 绪论

1.1 本课题的研究背景及意义

1.2 光学测量技术在国内外发展研究现状

1.3 本课题主要研究内容

1.4 本章小结

第二章 激光波数间断扫描干涉技术

2.1 激光断续波数干涉检测原理

2.2 波数 k的在线监测方法

2.3 随机采样傅里叶变换

2.4 激光断续波数扫描干涉技术轮廓测量

2.5 本章小结

第三章 激光波数间断扫描干涉测量系统设计

3.1 光学系统设计

3.2 断续波数扫描图像采集系统

3.3 本章小结

第四章 数据处理与分析

4.1 多表面三维轮廓透视测量

4.2 球面透镜的三维轮廓透视测量

4.3 本章小结

总结和展望

参考文献

攻读学位期间参加的课题

攻读学位期间发表的论文

声明

致谢