【摘要】：基于數(shù)字全息的測量技術(shù)可以對物體表面的三維結(jié)構(gòu)信息進行無損、高精度的定量分析,是實現(xiàn)現(xiàn)代精密零件表面輪廓測量的一項重要手段。但該技術(shù)利用相比全息干板較小尺寸的光電轉(zhuǎn)換器件記錄全息圖,所采集的數(shù)字全息圖記錄范圍小、分辨率低,嚴重限制了數(shù)字全息在大范圍高精密測量領(lǐng)域的應(yīng)用。本文首先從原理上對影響數(shù)字全息測量精度的因素進行了分析,得出了記錄過程中離軸數(shù)字全息在光斑尺寸及視場尺寸一定的條件下的最佳物參角及最短記錄距離。根據(jù)離軸數(shù)字全息再現(xiàn)原理,利用頻域濾波對全息圖去噪,達到了再現(xiàn)結(jié)果的分辨率要求。然后針對相位變化過快以及噪聲等問題對相位數(shù)值重建產(chǎn)生的影響,提出了基于二階質(zhì)量權(quán)的四向剪切相位解包裹算法,并對算法進行了優(yōu)化,通過仿真實驗證明優(yōu)化后的算法不僅有效抑制了噪聲和改善了因相位突變導(dǎo)致的欠采樣問題,而且提高了算法本身的穩(wěn)定性。由于記錄全息圖的光電轉(zhuǎn)換器件尺寸有限,離軸數(shù)字全息去噪是以損失再現(xiàn)像的分辨率或視角為代價的。為了在離軸數(shù)字全息的基礎(chǔ)上實現(xiàn)大視場和較高分辨率的測量,提出了基于塊匹配的相位拼接與融合算法,實現(xiàn)了鏡面物體的大范圍高精度測量。并針對該算法對金屬物體表面被測物匹配成功率低的問題,對原有的相位拼接融合算法進行了改進,提出了基于塊匹配的相位紋理拼接與融合算法,該算法利用相位紋理特征進行匹配,有效抑制了散斑噪聲的干擾,提高了拼接算法的匹配成功率。最后,根據(jù)理論設(shè)計搭建了離軸菲涅耳數(shù)字全息實驗系統(tǒng),對系統(tǒng)測量結(jié)果的坐標進行了標定,并進行了以下實驗:(1)對粗糙度儀標準塊進行了測量,測得Ra值與標準樣塊標稱值的最大偏差為0.008μm;(2)對鋼制量塊標識進行了三維形貌再現(xiàn),實現(xiàn)了較大范圍的金屬表面三維形貌再現(xiàn)。
【圖文】：

圖4.10兩幅子全息圖拼接與融合再現(xiàn)圖

標準臺階段差片
【學位授予單位】：中國計量大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：O438.1;TP391.41

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本文編號：2619111