[实用新型]相移影像云纹栅等高线测量仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种三维光学测量仪器，尤其涉及一种相移影像云纹栅等高线测量仪。

背景技术

三维形貌测量在工程中应用十分广泛。应用影像云纹法测量三维形貌既可以直观的判别被测物的外形，如检查对称性、缺陷检测等，还能得到实际的三维尺寸。这对于进行模型设计、现场测试的工程技术人员来说很重要。这种典型的光学无损检测方法广泛应用在制造业、医学、电子等行业。

影像云纹仪的光路简单，图1是一种现有的影像云纹仪的结构示意图，在曲面物体表面10的前方放置一块参考栅11，利用点光源从S发出的光照射参考栅11，将其上一组平行相间的栅线投影到试件表面上，形成一个变形栅。从照相机K的位置观察曲面10，这个变形栅与物体前方的参考栅11相互干涉，形成云纹条纹。该条纹反映的是曲面10上各点离开参考栅11的相对距离，所有离开参考栅距离相等的点落在同一级条纹上，形成等高线。曲面10上的点与参考栅11的距离可以通过下面的方法计算：

图1中，设参考栅11栅线的节距为p，OB段包含有a个栅节距，OD段包含有b个栅节距，即OB＝ap，OD＝bp，则BD＝OD-OB＝(b-a)p＝Np，设曲面10上一点E(x，y)与参考栅11的距离为w，由图1可以得到：

BD＝w(tanα+tanβ)

因此

w = Np tan α + tan β ]]>

上式中N＝b-a是各级条纹的级数，可以从云纹图中读出；α和β分别是光源S和照相机K与栅线法向的夹角。

再由图1的几何关系可以得到：

w = Np x z + w + d - x z + w = Np ( z + w ) d ]]>

从而解得

w = Np d z - Np z = Npz d - Np ]]>

其中z是参考栅11与光源S的距离，d是光源S和照相机K的距离。

上述的参考栅11的栅线是预先刻画在玻璃或其他透明介质(即参考栅11)上的直线条纹，栅线的密度决定了测量的灵敏度。理论上讲在相同工作条件下，栅线密度越大，测量的灵敏度越高，但是空间分辨率却越低(即栅线太细而分辨不清)，所以要根据试件的尺寸选择合适密度的参考栅。