CN102589477A - 光学三维轮廓测量中正弦光栅的设计 - Google Patents

光学三维轮廓测量中正弦光栅的设计 Download PDF

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Inventor
乔付
周波
刘忠艳
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Qiao Fu
Heilongjiang University of Science and Technology
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Abstract

在光学三维轮廓测量方法中需要向物体表面投射正弦光栅,本发明公开一种使用空间维均值宽度调制方法设计正弦光栅。包括使用空间维高频方波作为载波对正弦波进行调制，要求方波的频率高于正弦波的频率，正弦波经过空间维均值宽度调制后可生成空间的二进制条纹，按照该二进制条纹刻制出光栅，分析该光栅的频谱得出结论，即该光栅对高于基频的各次谐波均有良好抑制的效果，则该光栅经镜头可以向被测物体表面投射高质量的正弦图样，解决了光学三维轮廓测量中正弦光栅的设计问题，保证了光学三维轮廓测量的精度。

Description

光学三维轮廓测量中正弦光栅的设计
技术领域
本发明涉及光学三维轮廓测量领域，特指正弦图样的投影光栅。
背景技术
非接触光学三维轮廓测量技术被广泛应用在CAD/CAM、逆向工程、快速原型及虚拟现实等领域中，其研究方法主要有莫尔轮廓术、位相测量轮廓术、傅里叶变换轮廓术和空间位相检测等，上述的轮廓测量方法都需要向物体表面投射正弦图样，因而，正弦光栅的设计是保证三维轮廓测量精度的必要条件。
发明内容
本发明使用空间维均值宽度调制的方法设计正弦光栅，即使用高频方波作为载波调制正弦波，空间维均值宽度调制是将正弦波                                                
Figure 980258DEST_PATH_IMAGE001
的
Figure 865038DEST_PATH_IMAGE002
区间分为长度相等的
Figure 132071DEST_PATH_IMAGE003
个区间，以原点为起点对区间进行编号，编号为
Figure 915261DEST_PATH_IMAGE004
，各个区间与
Figure 584140DEST_PATH_IMAGE005
轴的交点为：
Figure 639820DEST_PATH_IMAGE006
x -N ,则第
Figure 394150DEST_PATH_IMAGE007
号区间可以表示为：，第号区间可以表示为：
Figure 146708DEST_PATH_IMAGE010
，如果方波高度为
Figure 450650DEST_PATH_IMAGE011
，则调制后的第
Figure 991353DEST_PATH_IMAGE012
个脉冲在时间轴上的起点
Figure 933026DEST_PATH_IMAGE013
、终点
Figure 533772DEST_PATH_IMAGE014
和波形宽度可以表示为：
Figure 59431DEST_PATH_IMAGE015
          (1)
Figure 403825DEST_PATH_IMAGE016
          (2)
Figure 698540DEST_PATH_IMAGE017
                       (3)
按照均值宽度调制调制原理第-j个脉冲在时间轴上的起点
Figure 470187DEST_PATH_IMAGE018
、终点
Figure 483142DEST_PATH_IMAGE019
和
Figure 365648DEST_PATH_IMAGE020
分别为
Figure 278984DEST_PATH_IMAGE021
，
Figure 221532DEST_PATH_IMAGE022
， 。经空间维均值宽度调制后可形成的不等间距二进制条纹，使用该二进制条纹刻制光栅，将该光栅应用到光学三维轮廓测量工程技术中，由于该光栅经镜头向被测物体表面可以投射明暗对比度较高的正弦图样，因此，可以保证三维轮廓测量工程中对精度的要求。
附图说明
图1空间维均值宽度调制后的二进制波形与正弦波
          图2正弦光栅
          图3正弦光栅频谱。
具体实施方式
以下结合附图和具体实例对本发明做进一步详细说明,如图1所示，一个周期的正弦波，它的周期
Figure 407980DEST_PATH_IMAGE024
，
Figure 677287DEST_PATH_IMAGE025
，方波的频率
Figure 790737DEST_PATH_IMAGE026
，
Figure 778284DEST_PATH_IMAGE027
为任意正整数，图1中取，
Figure 893450DEST_PATH_IMAGE029
，则每个方波在
Figure 912222DEST_PATH_IMAGE005
轴上的起点和终点如下：
Figure 387065DEST_PATH_IMAGE030
 
      宽度
Figure 114216DEST_PATH_IMAGE033
没有包含从
Figure 810776DEST_PATH_IMAGE034
到
Figure 376887DEST_PATH_IMAGE035
和到
Figure 865561DEST_PATH_IMAGE037
的宽度，则应在
Figure 49417DEST_PATH_IMAGE033
中加入这两个宽度值，用
Figure 419219DEST_PATH_IMAGE038
表示加入从
Figure 637711DEST_PATH_IMAGE034
到
Figure 434765DEST_PATH_IMAGE035
和到
Figure 13831DEST_PATH_IMAGE037
的宽度，即
Figure 588294DEST_PATH_IMAGE039
，且
Figure 556250DEST_PATH_IMAGE040
。
如图2是在长度
Figure 714699DEST_PATH_IMAGE041
上生成间距为
Figure 426303DEST_PATH_IMAGE042
和
Figure 353808DEST_PATH_IMAGE038
二进制条纹并刻制出的光栅。
如图3为该光栅的频谱分析，由傅里叶变换公式：
Figure 492665DEST_PATH_IMAGE043
         (5)
由于均值宽度调制后的波形为奇函数，所以，，
Figure 653705DEST_PATH_IMAGE045
，
Figure 373399DEST_PATH_IMAGE046
Figure 244010DEST_PATH_IMAGE047
Figure 314734DEST_PATH_IMAGE048
Figure 430458DEST_PATH_IMAGE028
时，的系数分别为：
Figure 813215DEST_PATH_IMAGE050
，
Figure 371235DEST_PATH_IMAGE051
，，
Figure 719357DEST_PATH_IMAGE053
，，，
Figure 437542DEST_PATH_IMAGE056
，
Figure 251914DEST_PATH_IMAGE057
，
Figure 74377DEST_PATH_IMAGE058
，
Figure 403727DEST_PATH_IMAGE059
，
Figure 602627DEST_PATH_IMAGE060
，
Figure 333823DEST_PATH_IMAGE061
，
Figure 327187DEST_PATH_IMAGE062
，
Figure 642368DEST_PATH_IMAGE063
，
Figure 379380DEST_PATH_IMAGE064
，从得到的
Figure 965082DEST_PATH_IMAGE049
系数和图3上可以得出如下结论：使用空间维均值宽度调制方法得到的光栅，对各种谐波均有很好的抑制效果，该光栅经镜头可以向被测物体表面投射高质量的正弦图样。 

Claims (2)

1.一种使用空间维均值宽度调制法设计正弦光栅的方法，其方法是使用高频方波作为载波来调制正弦波，方波的频率要高于被调制的正弦波，则可以生成不等间距的二进制条纹，利用该二进制条纹刻制光栅。
2.使用权利1提出的空间维均值宽度调制方法进行光栅设计，并将光栅应用于光学三维轮廓测量工程技术中。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102914276A (zh) * 2012-08-03 2013-02-06 南京理工大学 三维光学测量中基于三灰阶空间脉冲宽度调制的正弦光栅构造方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1302999A (zh) * 2001-02-23 2001-07-11 清华大学 一种基于移相法的数字投影三维轮廓重构方法
CN101451826A (zh) * 2008-12-17 2009-06-10 中国科学院上海光学精密机械研究所 物体三维轮廓测量装置及测量方法
CN102564349A (zh) * 2012-01-19 2012-07-11 周波 一种用于光学三维轮廓测量的正弦光栅的设计

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1302999A (zh) * 2001-02-23 2001-07-11 清华大学 一种基于移相法的数字投影三维轮廓重构方法
CN101451826A (zh) * 2008-12-17 2009-06-10 中国科学院上海光学精密机械研究所 物体三维轮廓测量装置及测量方法
CN102564349A (zh) * 2012-01-19 2012-07-11 周波 一种用于光学三维轮廓测量的正弦光栅的设计

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘星等: "光学位相测量轮廓术的原理研究", 《成都信息工程学院学报》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102914276A (zh) * 2012-08-03 2013-02-06 南京理工大学 三维光学测量中基于三灰阶空间脉冲宽度调制的正弦光栅构造方法
CN102914276B (zh) * 2012-08-03 2015-04-22 南京理工大学 三维光学测量中基于三灰阶空间脉冲宽度调制的正弦光栅构造方法

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