莫尔效应在物体膨胀变形监测中的应用研究

摘要

数字摄影测量的发展使得莫尔条纹测量技术因其对微小位移的放大作用和误差平均效应而得到广泛的应用。不同于以往的莫尔条纹测量研究或者摄影测量方法，本课题不仅进一步发展了数码相机的莫尔效应在物体膨胀变形监测中的应用，还开发了一种新的、同样基于莫尔效应的物体膨胀变形监测方法。此方法不再基于数码相机的CCD与目标光栅产生莫尔条纹，而是利用影像光栅和试件圆光栅产生莫尔条纹，并利用莫尔条纹的相关特性对物体膨胀变形量进行监测。
　　本文在以往研究的基础上主要进行了以下方面的研究:
　　由公式推导入手，分析了莫尔条纹形成和进行微小变形监测的原理以及数码相机莫尔效应的形成原因及应用;分析并确定了以竖直光栅和圆环光栅作为膨胀变形试验用光栅;推导出了圆环光栅形成莫尔条纹时的条纹宽度方程;并分别推导出了应用竖直光栅和圆光栅进行试验时的膨胀变形量求取公式;从拍摄角度、焦距与拍摄距离、拍摄模式、镜头的选择等分析了数码相机产生清晰的莫尔条纹影像的条件;开发了针对斜向莫尔条纹和圆环莫尔条纹的莫尔条纹图像处理程序。
　　本文通过大量的现场实验分别验证了基于数码相机的莫尔效应对物体膨胀变形进行量测方法的可行性，以及新开发的基于影像光栅与试件光栅的莫尔效应对物体膨胀变形进行量测方法的可行性，并进行了精度评定。通过竖直光栅的相关试验，确定了数码相机的莫尔效应在物体膨胀变形监测中的实用性和精度，而圆环光栅作为试件光栅结合影像光栅生成莫尔条纹的相关试验结果则表明，本文中开发的这种不再局限于数码相机的莫尔效应的新方法，是对莫尔条纹生成与应用方面的深化，其对物体微小膨胀变形量的量测精度可靠，可以满足高精度测量要求。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题来源

1．2 研究意义

1．3 研究内容

2 基于数码相机的数字摄影测量

2．1 摄影测量概述

2．2 数码相机的莫尔效应

2．3 非量测相机

2．4 数码相机的检校

3 莫尔条纹和莫尔条纹测微原理

3．1 奠尔条纹概念

3．2 莫尔条纹形成原理

3．3 常见莫尔条纹类型

3．4 莫尔条纹测量技术

4 光栅栅型与莫尔条纹特性

4．1 竖直光栅的莫尔条纹

4．2 圆光栅的莫尔条纹

5 莫尔条纹特性在物体膨胀变形中的应用

5．1 光栅栅型的比较与选择

5．2 设计试验用光栅

5．3 目标光栅栅距与焦距及物距间的关系

5．4 膨胀变形量求取公式

6 数据处理与分析

6．1 数字图像处理概述

6．2 莫尔条纹图像处理程序

7 莫尔条纹测量实验

7．1 实验目的

7．2 实验所用器材

7．3 竖直光栅拍摄实验

7．4 圆环光栅的拍摄实验

7．5 回型光栅的拍摄实验

7．6 影响莫尔条纹图像精度的因素

8 总结与展望

8．1 总结

8．2 展望

致谢

参考文献