實(shí)時(shí)測量物體變形的方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及激光干涉測量領(lǐng)域，尤其涉及一種實(shí)時(shí)測量物體變形的方法和系統(tǒng)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002] 當(dāng)激光照射在具有漫反射性質(zhì)的物體表面時(shí)，從物體表面反射的光在空間相干疊 加，就會(huì)在整個(gè)空間發(fā)生干涉，形成隨機(jī)分布的亮斑和暗斑，稱為激光散斑。20世紀(jì)70年代 初，激光散斑干涉測量方法得到了發(fā)展，它除了具有全息干涉測量方法的非接觸、可以直觀 給出全場情況等一系列優(yōu)點(diǎn)外，還具有光路簡單，對(duì)試件表面要求不高，對(duì)實(shí)驗(yàn)條件要求較 低，計(jì)算方便等特點(diǎn)。
[0003] 電子散斑干涉（ESPI)是在本世紀(jì)初就已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于漫射體表面位移或變形 監(jiān)測。它具有精度高、全場，非接觸等優(yōu)點(diǎn)。ESPI技術(shù)自問世以來就得到廣泛的應(yīng)用.它的 應(yīng)用領(lǐng)域有位移和變形測量，應(yīng)變分析，動(dòng)態(tài)測試，無損探傷等?？梢詰?yīng)用于檢測工程機(jī)械 領(lǐng)域的各種變形、振動(dòng)、沖擊、表面粗糙度、剛度和硬度等特性；檢測復(fù)合材料、集成電路、壓 力容器和焊接物體的表面或內(nèi)部缺陷，并且還可以用于土木結(jié)構(gòu)和水利設(shè)施的變形測量。 總之，ESPI在機(jī)械、土木、水利、電器、航空航天、兵器工業(yè)以及生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有非常重要 的地位和廣闊的前景。
[0004] 從傳統(tǒng)的散斑干涉測量到電子散斑測量等技術(shù)，都無法避免的問題是：它們都只 是記錄了變形或者位移前后的兩個(gè)狀態(tài)，沒有涉及到時(shí)間參量，不能進(jìn)行真正意義上的動(dòng) 態(tài)實(shí)時(shí)測量。針對(duì)這一問題，上世紀(jì)九十年代，德國的C.Joenathan等人提出了一種時(shí)間序 列散斑干涉測量技術(shù)（TSPI)。TSPI技術(shù)是把物體位移或者形變的整個(gè)過程用攝像機(jī)記錄 下來，拍攝一系列散斑干涉圖，通過后期處理對(duì)這些散斑干涉圖提取相位信息，最后從中得 到每個(gè)點(diǎn)的位移或者形變量。
[0005] 隨著機(jī)械工業(yè)、航空航天和國防工業(yè)等領(lǐng)域的飛速發(fā)展，對(duì)于散斑干涉測量技術(shù) 提出了更高的要求：能夠?qū)崟r(shí)精確測量被測物體范圍更大的動(dòng)態(tài)變形信息。因此，克服小動(dòng) 態(tài)范圍的問題的方法是基于雙波長干涉、多波長干涉測量和白光干涉。
[0006] 雖然已有關(guān)于能夠使用雙波長測量的報(bào)道，但其測量是分別進(jìn)行的，并不能同時(shí) 完成測量，這樣實(shí)現(xiàn)不了實(shí)時(shí)性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種實(shí)時(shí)測量物體變形的方法和系統(tǒng)，能夠采用雙波長的 方式實(shí)時(shí)測量物體的變形。
[0008] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案。
[0009] -種實(shí)時(shí)測量物體變形的方法，包括：
[0010] 選取波長不同的兩個(gè)激光器作為光源；
[0011] 將所述兩個(gè)激光器的兩束激光經(jīng)第一半透半反鏡調(diào)整至共路，使得所述兩束激光 合成一束激光，并照射到空間濾波器；
[0012] 所述一束激光經(jīng)過所述空間濾波器的濾波和擴(kuò)束，照射到第二半透半反鏡；
[0013] 擴(kuò)束后的所述激光經(jīng)所述第二半透半反鏡，形成透射光和反射光；
[0014] 所述透射光照射在被測物上，經(jīng)所述被測物反射，并被第二半透半反鏡反射后，經(jīng) 過成像鏡頭照射至電荷耦合元件CCD攝像頭；
[0015] 所述反射光照射在參考物上，經(jīng)所述參考物反射，并被所述第二半透半反鏡透射， 經(jīng)過所述成像鏡頭照射至所述C⑶攝像頭；
[0016] 照射至所述C⑶攝像頭的兩束光重合產(chǎn)生干涉，在所述C⑶攝像頭上生成干涉 圖；
[0017] 調(diào)整所述第二半透半反鏡的角度，使得所述干涉圖中的兩個(gè)波長的條紋互相平 行；
[0018] 根據(jù)所述干涉圖，計(jì)算得到所述被測物的基于時(shí)間的形變量。
[0019] 所述根據(jù)所述干涉圖，計(jì)算得到所述被測物的基于時(shí)間的形變量的步驟包括：
[0020] 根據(jù)所述干涉圖，選擇與所述干涉圖波形相應(yīng)的一小波基；
[0021] 根據(jù)所述小波基，對(duì)所述干涉圖進(jìn)行小波變換，算出小波脊；
[0022] 根據(jù)所述小波脊，獲得相應(yīng)的截?cái)嘞辔粓D，繼而進(jìn)行相位展開，獲得所述被測物的 基于時(shí)間的相位變化量；
[0023] 根據(jù)所述被測物的基于時(shí)間的相位變化量，生成所述被測物的基于時(shí)間的形變 量。
[0024] 所述波長不同的兩個(gè)激光器中，一個(gè)所述激光器發(fā)射藍(lán)色光，另一個(gè)所述激光器 發(fā)射綠色光。
[0025] -種實(shí)時(shí)測量物體變形的系統(tǒng)，包括：波長不同的兩個(gè)激光器、第一半透半反鏡、 空間濾波器、第二半透半反鏡、參考物、成像鏡頭、電荷耦合元件CCD攝像頭、處理器；
[0026] 所述兩個(gè)激光器用于，作為光源，發(fā)射波長不同的兩束激光；
[0027] 所述第一半透半反鏡用于，將所述兩個(gè)激光器的兩束激光調(diào)整至共路，使得所述 兩束激光合成一束激光，并照射到所述空間濾波器；
[0028] 所述空間濾波器用于，對(duì)所述一束激光進(jìn)行濾波和擴(kuò)束，照射到第二半透半反 鏡；
[0029] 所述第二半透半反鏡用于，使得擴(kuò)束后的所述激光經(jīng)所述第二半透半反鏡，形成 透射光和反射光；所述透射光照射在被測物上，經(jīng)所述被測物反射，并被第二半透半反鏡反 射后，經(jīng)過所述成像鏡頭照射至所述CCD攝像頭；所述反射光照射在所述參考物上，經(jīng)所述 參考物反射，并被所述第二半透半反鏡透射，經(jīng)過所述成像鏡頭照射至所述CCD攝像頭；
[0030] 所述成像鏡頭和C⑶攝像頭用于，使得照射至所述C⑶攝像頭的兩束光重合產(chǎn)生 干涉，經(jīng)過所述成像鏡頭在所述CCD攝像頭上生成干涉圖；
[0031] 所述第二半透半反鏡用于，通過調(diào)整角度，使得所述干涉圖中的兩個(gè)波長的條紋 互相平行；
[0032] 所述處理器用于，根據(jù)所述干涉圖，計(jì)算得到所述被測物的基于時(shí)間的形變量。
[0033] 所述處理器包括：
[0034] 第一計(jì)算單元，選擇與所述干涉圖波形相應(yīng)的一小波基；
[0035] 第二計(jì)算單元，根據(jù)所述小波基，對(duì)所述干涉圖進(jìn)行小波變換，算出小波脊；
[0036] 第三計(jì)算單元，獲得相應(yīng)的截?cái)嘞辔粓D，繼而進(jìn)行相位展開，獲得所述被測物的基 于時(shí)間的相位變化量；
[0037] 第四計(jì)算單元，根據(jù)所述被測物的基于時(shí)間的相位變化量，生成所述被測物的基 于時(shí)間的形變量。
[0038] 所述波長不同的兩個(gè)激光器中，一個(gè)所述激光器發(fā)射藍(lán)色光，另一個(gè)所述激光器 發(fā)射綠色光。
[0039] 由上述本發(fā)明的實(shí)施例提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明中，能夠使用雙波長同 時(shí)完成對(duì)物體的變形的實(shí)時(shí)測量。
[0040] 本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，這些將從下面的描述中變 得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
【附圖說明】
[0041] 為了更清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖 作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普 通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。 [0042]圖1為本發(fā)明提供的一種實(shí)時(shí)測量物體變形的方法的處理流程圖；
[0043]圖2為為本發(fā)明提供的實(shí)時(shí)測量物體變形的系統(tǒng)的光路圖。
[0044]圖3為本發(fā)明提供的實(shí)時(shí)測量物體變形的系統(tǒng)中CCD攝像頭采集到的雙波長干涉 圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045] 下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方式，所述實(shí)施方式的示例在附圖中示出，其中自始 至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參 考附圖描述的實(shí)施方式是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0046] 本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除非特意聲明，這里使用的單數(shù)形式"一"、"一 個(gè)"、"所述"和"該"也可包括復(fù)數(shù)形式。應(yīng)該進(jìn)一步理解的是，本發(fā)明的說明書中使用的措 辭"包括"是指存在所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件，但是并不排除存在或添加 一個(gè)或多個(gè)其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。應(yīng)該理解，當(dāng)我們稱元 件被"連接"或"耦接"到另一元件時(shí)，它可以直接連接或耦接到其他元件，或者也可以存在 中間元件。此外，這里使用的"連接"或"耦接"可以包括無線連接或耦接。這里使用的措 辭"和/或"包括一個(gè)或更多個(gè)相關(guān)聯(lián)的列出項(xiàng)的任一單元和全部組合。
[0047] 本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語（包括技術(shù) 術(shù)語和科學(xué)術(shù)語）具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng) 該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的 意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會(huì)用理想化