一種三維數(shù)字散斑干涉同步測(cè)量方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及光電測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，設(shè)及一種=維數(shù)字散斑干設(shè)同步測(cè)量 方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 數(shù)字散斑干設(shè)方法是一種全場(chǎng)、非接觸、高精度和高靈敏度的光學(xué)測(cè)量方法，廣泛 應(yīng)用于物體表面的變形測(cè)量、振動(dòng)分析和形貌檢測(cè)等。利用數(shù)字散斑干設(shè)方法實(shí)現(xiàn)被測(cè)物 在單個(gè)方向上變形信息的精確測(cè)量已經(jīng)十分成熟，但將其應(yīng)用于=個(gè)方向變形信息的同步 測(cè)量仍處于發(fā)展完善階段。由于物體表面發(fā)生的形變通常都是呈現(xiàn)=維分布，因此如何實(shí) 現(xiàn)=個(gè)方向變形信息的同步測(cè)量顯得至關(guān)重要?，F(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)的=維數(shù)字散斑干設(shè)測(cè)量技 術(shù)方案不僅光路系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜、操作繁瑣，主要基于時(shí)間相移技術(shù)，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜程度 和檢測(cè)的不確定性，不能很好地對(duì)時(shí)變過(guò)程=維變形信息進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明提供了一種=維數(shù)字散斑干設(shè)同步測(cè)量方法及裝置，旨在有效減小系統(tǒng)的 復(fù)雜程度W及提高檢測(cè)的精度，實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)變過(guò)程=維變形信息的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量。
[0004] 第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種=維數(shù)字散斑干設(shè)同步測(cè)量裝置，包括激光 源、分光器、光處理裝置、多孔模板和成像裝置，所述激光源包括第一激光器和第二激光器， 所述分光器包括第一分光鏡和第二分光鏡，所述第一分光鏡連接有光纖，所述光纖與所述 成像裝置相連；
[0005] 所述第一分光鏡用于將所述第一激光器發(fā)射的第一激光轉(zhuǎn)發(fā)給所述光纖和所述 第二分光鏡，所述第二分光鏡用于接收由所述第二激光器發(fā)射的第二激光，并將所述第二 激光和所述第一分光鏡轉(zhuǎn)發(fā)的第一激光發(fā)送到所述光處理裝置，所述第一激光和所述第二 激光的波長(zhǎng)不同，所述光處理裝置用于將接收到的光發(fā)射到被測(cè)物的表面，所述被測(cè)物用 于對(duì)由所述光處理裝置發(fā)射的光進(jìn)行反射W生成多路反射光，所述多路反射光通過(guò)所述多 孔模板發(fā)送至所述成像裝置，所述成像裝置用于檢測(cè)所述多路反射光信號(hào)。
[0006] 優(yōu)選地，所述光處理裝置包括反射鏡和第一擴(kuò)束鏡，所述反射鏡用于接收由所述 第二分光鏡發(fā)射的光，并將所述光發(fā)送至所述第一擴(kuò)束鏡，所述第一擴(kuò)束鏡用于將所述光 進(jìn)行擴(kuò)散后發(fā)射至所述被測(cè)物的表面，W在所述被測(cè)物的表面形成激光散斑場(chǎng)。
[0007] 優(yōu)選地，所述同步測(cè)量裝置還包括多個(gè)帶通反射組件，所述多個(gè)帶通反射組件用 于根據(jù)預(yù)設(shè)的波長(zhǎng)濾除和接收在所述被測(cè)物表面形成的激光散斑場(chǎng)，將接收到的所述激光 散斑場(chǎng)中的光進(jìn)行反射。
[000引優(yōu)選地，所述同步測(cè)量裝置還包括正四棱錐鏡，所述多個(gè)帶通反射組件用于將接 收的激光散斑場(chǎng)中的光反射至所述正四棱錐鏡，所述多個(gè)帶通反射組件均勻間隔設(shè)于所述 正四棱錐鏡的周圍，所述正四棱錐鏡的各個(gè)側(cè)面用于將接收的光反射至所述多孔模板。
[0009]優(yōu)選地，所述光纖還連接有第二擴(kuò)束鏡，所述第二擴(kuò)束鏡用于將所述光纖中匯集 的光進(jìn)行擴(kuò)散后傳輸至所述成像裝置。
[0010] 優(yōu)選地，所述多孔模板設(shè)有沿水平方向的第一通孔和沿垂直方向的第二通孔，所 述第一通孔用于接收沿水平方向傳輸?shù)墓?，所述第二通孔用于接收沿垂直方向傳輸?shù)墓狻?br>[0011] 第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種=維數(shù)字散斑干設(shè)同步測(cè)量方法，所述同步 測(cè)量方法包括：
[0012] 接收被測(cè)物發(fā)生形變后的=個(gè)方向上的數(shù)字散斑干設(shè)圖像，所述=個(gè)方向包括水 平面中相互垂直的兩個(gè)方向W及與所述水平面垂直的一個(gè)方向；
[0013] 將所述=個(gè)方向上的數(shù)字散斑干設(shè)圖像整合于一幅散斑干設(shè)圖像；
[0014] 對(duì)整合后的散斑干設(shè)圖像進(jìn)行傅里葉變換并根據(jù)預(yù)設(shè)的頻帶進(jìn)行濾波，提取所述 =個(gè)方向上的反射光的復(fù)振幅的頻譜參數(shù)，對(duì)所述頻譜參數(shù)進(jìn)行傅里葉反變換得到復(fù)振 幅，根據(jù)所述復(fù)振幅的相位獲得所述被測(cè)物發(fā)生形變后=個(gè)方向上的相位信息；
[0015] 將所述相位信息與預(yù)存的變形前的相位信息相減，得到所述被測(cè)物變形后的=個(gè) 方向上位移的相位差，W獲得所述被測(cè)物變形后的=個(gè)方向上的位移信息。
[0016] 優(yōu)選地，所述接收被測(cè)物發(fā)生形變后的=個(gè)方向上的數(shù)字散斑干設(shè)圖像，所述= 個(gè)方向包括水平面中相互垂直的兩個(gè)方向W及與所述水平面垂直的一個(gè)方向的步驟之前， 所述同步測(cè)量方法還包括：
[0017] 接收被測(cè)物未發(fā)生形變時(shí)的=個(gè)方向上的數(shù)字散斑干設(shè)圖像，所述=個(gè)方向包括 水平面中相互垂直的兩個(gè)方向W及與所述水平面垂直的一個(gè)方向；
[0018] 將所述=個(gè)方向上的數(shù)字散斑干設(shè)圖像整合于一幅散斑干設(shè)圖像；
[0019] 對(duì)整合后的散斑干設(shè)圖像進(jìn)行傅里葉變換并根據(jù)預(yù)設(shè)的頻帶進(jìn)行濾波，提取所述 =個(gè)方向上的反射光的復(fù)振幅的頻譜參數(shù)，對(duì)所述頻譜參數(shù)進(jìn)行傅里葉反變換得到復(fù)振 幅，根據(jù)所述復(fù)振幅的相位獲得所述被測(cè)物未發(fā)生形變時(shí)=個(gè)方向上的相位信息。
[0020] 第=方面，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種=維數(shù)字散斑干設(shè)同步測(cè)量裝置，所述同步 測(cè)量裝置包括：
[0021] 接收模塊，用于接收被測(cè)物發(fā)生形變后的=個(gè)方向上的數(shù)字散斑干設(shè)圖像，所述 =個(gè)方向包括水平面中相互垂直的兩個(gè)方向W及與所述水平面垂直的一個(gè)方向；
[0022] 整合模塊，用于將所述=個(gè)方向上的數(shù)字散斑干設(shè)圖像整合于一幅散斑干設(shè)圖 像；
[0023] 變換模塊，用于對(duì)整合后的散斑干設(shè)圖像進(jìn)行傅里葉變換并根據(jù)預(yù)設(shè)的頻帶對(duì)其 進(jìn)行濾波，提取所述=個(gè)方向上的反射光的復(fù)振幅的頻譜參數(shù)，對(duì)所述頻譜參數(shù)進(jìn)行傅里 葉反變換得到復(fù)振幅，根據(jù)所述復(fù)振幅的相位獲得所述發(fā)生形變后=個(gè)方向上的相位信 息；
[0024] 計(jì)算模塊，用于將所述相位信息與預(yù)存的變形前的相位信息相減，得到所述被測(cè) 物變形后的=個(gè)方向上位移的相位差，W獲得所述被測(cè)物變形后的=個(gè)方向上的位移信 息。
[0025] 優(yōu)選地，所述接收模塊，還用于接收被測(cè)物未發(fā)生形變時(shí)的=個(gè)方向上的數(shù)字散 斑干設(shè)圖像，所述=個(gè)方向包括水平面中相互垂直的兩個(gè)方向W及與所述水平面垂直的一 個(gè)方向；
[0026] 所述整合模塊，還用于將所述=個(gè)方向上的數(shù)字散斑干設(shè)圖像整合于一幅散斑干 設(shè)圖像；
[0027] 所述變換模塊，還用于對(duì)整合后的散斑干設(shè)圖像進(jìn)行傅里葉變換并根據(jù)預(yù)設(shè)的頻 帶對(duì)其進(jìn)行濾波，提取所述=個(gè)方向上的反射光的復(fù)振幅的頻譜參數(shù)，對(duì)所述頻譜參數(shù)進(jìn) 行傅里葉反變換得到復(fù)振幅，根據(jù)所述復(fù)振幅的相位獲得所述被測(cè)物未發(fā)生形變時(shí)=個(gè)方 向上的相位信息。
[0028] 本發(fā)明實(shí)施例提供的一種=維數(shù)字散斑干設(shè)同步測(cè)量方法及裝置，通過(guò)將第一分 光鏡轉(zhuǎn)發(fā)的第一激光和第二分光鏡接收的第二激光發(fā)送到光處理裝置，而光處理裝置將接 收到的光發(fā)射到被測(cè)物表面，被測(cè)物表面反射的多路光經(jīng)過(guò)多孔模板發(fā)送至成像裝置，能 夠有效減小系統(tǒng)的復(fù)雜程度W及提高檢測(cè)的精度。
[0029] 進(jìn)一步地，本發(fā)明實(shí)施例提供的=維數(shù)字散斑干設(shè)同步測(cè)量方法及裝置，通過(guò)將 被測(cè)物發(fā)生形變后的=個(gè)方向上的數(shù)字散斑干設(shè)圖像整合于一幅散斑干設(shè)圖像，根據(jù)傅里 葉變換及其反變換得到被測(cè)物發(fā)生形變后=個(gè)方向上的相位信息，并將=個(gè)方向上的相位 信息與被測(cè)物變形前的相位信息進(jìn)行計(jì)算，得到被測(cè)物變形后的=個(gè)方向上的位移信息， 進(jìn)而能夠有效實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)變過(guò)程=維變形信息的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量。
【附圖說(shuō)明】
[0030] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附 圖作簡(jiǎn)單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，W下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)該看作是對(duì) 范圍的限定，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可W根據(jù)運(yùn) 些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。
[0031] 圖1是本發(fā)明實(shí)施方式提供的=維數(shù)字散斑干設(shè)同步測(cè)量裝置的系統(tǒng)框圖。
[0032] 圖2是本發(fā)明實(shí)施方式提供的=維數(shù)字散斑干設(shè)同步測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033] 圖3是本發(fā)明實(shí)施方式提供的一種成像裝置的方框示意圖。
[0034] 圖4是本發(fā)明實(shí)施方式提供的一種=維數(shù)字散斑干設(shè)同步測(cè)量方法的流程圖。
[0035] 圖5是本發(fā)明實(shí)施方式提供的另一種=維數(shù)字散斑干設(shè)同步測(cè)量方法的流程圖。
[0036] 圖6是本發(fā)明實(shí)施方式提供的另一種成像裝置的方框示意圖。
[0037] 圖中標(biāo)記分別為：
[0038] 激光源100;分光器200;成像裝置300;光處理裝置400;多孔模板500;光纖600;第 一激光器101;第二激光器102 ;第一分光鏡201;第二分光鏡202 ;存儲(chǔ)器301;存儲(chǔ)控制器 302;處理器303 ;外設(shè)接口 304;輸入輸出單元305 ;音頻單元306 ;顯示單元307 ;接收模塊 311;整合模塊312;變換模塊313;計(jì)算模塊314。
【具體實(shí)施方式】
[0039] 為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例 中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描