项目名称: 基于RGB相位阴影莫尔的表面形貌精密测量方法基础研究

项目编号: No.61471288

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 无线电电子学、电信技术

项目作者: 杜虎兵

作者单位: 西安工业大学

项目金额: 80万元

中文摘要: 新制造工艺要求调整现有的阴影莫尔技术体系以对物面形貌快速、高精度表征。项目提出基于红、绿、蓝(RGB)光源的相移阴影莫尔三维传感新技术。其基础原理是阴影莫尔轮廓术与相移技术的结合。彩色CCD为单次拍摄下数据快速采样提供保证,通过布置光源位置实现复色莫尔条纹及测量相位调制,然后校正光场规范化条纹图数据,并发展高精度相移算法、变精度相位去包裹方法和系统标定技术,由粗及精地将绝对相位映射到测量高度空间。主要研究RGB阴影莫尔测量结构优化与装置参数标定;背景和振幅调制下相移阴影莫尔条纹图相位解调技术;高灵敏度莫尔装置绝对相位与高度映射技术;以及系统测量精度提高机理。该方法将为物体表面三维轮廓快速、高精度测量开拓新的途径,可以大大提高在线工业检测、功能表面形貌表征的技术水平。另一方面,为基于加工-测量一体化的加工质量数字化监测与反馈控制探索基础原理。

中文关键词: 相移法;三维测量;阴影莫尔;相移算法;条纹分析

英文摘要: The new manufaturing process requires that the existing shadow moiré technique is modified to create a framework for taking measurement that will surpass current existing limits dictated by the traditional high-sensitivity moiré setup. The project aims at to develop a new method for 3-D surface reconstruction using shadow moiré topography. The basic principle of it is the combination of the polychromatic shadow moiré topography and phase-shift technique. Taking a colour CCD camera as the device of data sampling, the proposed method can capture the phase-shift fringe patterns in a fast way. Through the parameters optimization, the setup is constructed and the high fringe contrast is achieved. and then,the captured data is corrected for the modulation of the background and amplitude during the process of the data sampling and the wrapped phase map is extracted by developed algorithm with no non-uniform phase shift error,which is unwrapped by the application of the variable precision phase unwrapping technique. In the end,the phase-to-height mapping is realized by the calibration of measurement resolution. The main research contents are followed: the construction method of the RGB shadow moiré setup and the parameters calibration; the development of demodulation technique for the RGB phase shifting shadow moiré fringe patterns; the phase-to-height mapping technique and mechanism for high precision measurement. The proposed method will open a new solution to realize 3-D surface reconstruction using shadow moiré topography. And make it possible to fulfill the task of measurment in a fast way. On the other hand, it will explore the fundamentals for online optical 3-D shape measurement technology.

英文关键词: phase shifting;3-D measurement;shadow moiré;phase shifted algorithm;fringe pattern anysis

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