[发明专利]相位可控多频光纤干涉条纹投射装置

说明书

技术领域

本发明涉及多频光纤干涉条纹、三维形貌测量技术，特别涉及一种相位可控多频光纤干涉条纹投射装置。

背景技术

三维形貌测量技术在自动检测和质量控制、反求工程、机器视觉、医学诊断、文物鉴定等领域中占有重要的地位，特别是汽车车身、飞机机身、轮船船体、汽轮机叶片等加工制造中的在线曲面检测，对三维形貌测量技术提出了更高的要求，并促进其向高精度、智能化的动态测量方向发展。三维形貌测量技术可分为接触式与非接触式两大类。接触式测量易影响被测物表面形貌，且不能同时保证测量的速度与精度。鉴于接触式测量的局限性，非接触式测量越来越受到人们的青睐，其测量基于光学原理，具有高效率、无破坏性、工作距离大等特点，可以对物体进行静态或动态的测量。光学非接触式三维测量技术根据获取三维信息的基本方法可分为：被动式与主动式两大类。被动式是在自然光(包括室内可控照明光)条件下，通过摄像机等光学传感器摄取的二维灰度图像获取物体的三维信息。主动式是利用特殊的受控光源照射被测物，根据主动光源的已知结构信息获取物体的三维信息。主动式光学非接触三维测量技术中的傅立叶变换轮廓术、相移轮廓术都是将光栅条纹投射到被测物体表面，利用被调制条纹的相位场求得物体的三维轮廓信息。这两种方法均采用全场测量模式，可评价整个物体表面状况，是目前主动式光学三维形貌测量中最常用，最有前途的方法。其中傅立叶变换法只需一帧(或两帧)图像即可得到物体表面三维形貌，测量速度快，能够实现动态测量；相移法采用相对测量原理，精度较高。光栅投射法中投射条纹的质量(条纹密度、稳定性及清晰度)直接影响三维形貌的测量精度，相移法的精度还依赖于精确的相移装置，因此能够投射高密度稳定条纹的投射装置对光栅投射轮廓术(傅立叶变换轮廓术、相移轮廓术)的发展具有重要意义。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种测量精度高并且稳定可靠的相位可控多频光纤干涉条纹投射装置。本发明采用的技术方案是：包括有：激光器1和不同频率的另一激光器2、每个激光器分别对应配备有偏振控制器3和另一偏振控制器4，还包括WDM耦合器5、单模光纤耦合器6、光电探测器PD10、伺服控制系统11、光纤拉伸器12、压电陶瓷PZT驱动装置13，所述激光器1、另一激光器2发射的激光分别经偏振控制器3、另一偏振控制器4后耦合进WDM耦合器5，所述WDM耦合器5与单模光纤耦合器6相连，不同频率的激光经单模光纤耦合器6分光后分别经光纤由出射端7、另一出射端8投射，前述本发明组成部分构成马赫-泽德干涉仪，并在两出射端发生杨氏双孔干涉从而将多频干涉条纹投射到光屏14处，并由光电探测器或摄象机接收；所述单模光纤耦合器6与出射端7和另一出射端8的反射光路构成迈克尔逊干涉仪，迈克尔逊干涉仪产生的干涉信号由单模光纤耦合器6的非入射端9传送给光电探测器10；光电探测器10将光信号转换为电信号传送给伺服系统11；伺服系统11用于通过比较实际相位与目标相位来控制压电陶瓷PZT驱动装置13驱动光纤拉伸器12改变单模光纤耦合器6两输出臂光程差。

1、包括有：激光器(1)和不同频率的另一激光器(2)、每个激光器分别对应配备有偏振控制器(3)和另一偏振控制器(4)，还包括WDM耦合器(5)、单模光纤耦合器(6)、光电探测器PD(10)、伺服控制系统(11)、光纤拉伸器(12)、压电陶瓷PZT驱动装置(13)，所述激光器(1)、另一激光器(2)发射的激光分别经偏振控制器(3)、另一偏振控制器(4)后耦合进WDM耦合器(5)，所述WDM耦合器(5)与单模光纤耦合器(6)相连，不同频率的激光经单模光纤耦合器(6)分光后分别经光纤由出射端(7)、另一出射端(8)投射，前述本发明组成部分构成马赫-泽德干涉仪，并在两出射端发生杨氏双孔干涉从而将多频干涉条纹投射到光屏(14)处，并由光电探测器或摄象机接收；所述单模光纤耦合器(6)与出射端(7)和另一出射端(8)的反射光路构成迈克尔逊干涉仪，迈克尔逊干涉仪产生的干涉信号由单模光纤耦合器(6)的非入射端(9)传送给光电探测器(10)；光电探测器(10)将光信号转换为电信号传送给伺服系统(11)；伺服系统(11)用于通过比较实际相位与目标相位来控制压电陶瓷PZT驱动装置(13)驱动光纤拉伸器(12)改变单模光纤耦合器(6)两输出臂光程差。

2、根据权利要求1所述的一种相位可控多频光纤干涉条纹投射装置，其特征是，所述光纤为单模SM光纤或者保偏PM光纤。