[发明专利]一种基于DMD的高速运动目标形变测量系统及方法

说明书

本发明公开的一种基于DMD的高速运动目标形变测量系统及方法，属于高速运动目标形变测量技术领域。本发明的系统包括激光器、准直扩束模块、DMD扫描一级子系统、投射屏、反射板、接收探测一级子系统、激光测距仪；利用DMD对调制图案高频加载的方法模拟位置不变的高速运动目标，通过采用系统标定与模拟位置不变的高速运动目标形变测量的方式固定光路结构与参数，采用线阵CCD采样频率协调DMD频率实现目标尺寸强度‑像素采集，即实现对高速运动目标外部物理形变量的数据采集。本发明还公开基于所述系统实现的目标形变测量方法。本发明能够实现对高速运动目标外部物理形变量的非接触式准确测量，具测量精度高、时间快的优点。

技术领域

本发明属于高速运动目标形变测量技术领域，特别涉及一种基于DMD的高速运动目标形变测量系统及方法。

背景技术

近年来，随着国家工业化水平的不断攀升，精密工程测量领域需要具有测量范围大、精度高、良好的动态测量特性等优点的高水平评估体系。精密/超精密加工技术已经成为先进加工制造技术的主要发展方向和重要研究领域，综合机械技术、测量技术、现代电子技术和计算机技术等不同学科领域的最新科技成果，在航空航天、国防、生物医学、通讯、微电子等高科技领域中的应用越来越广泛。超精密技术市场是国家尖端技术集中的市场，先进生产国都将它看成技术和经济的命脉，准确测量和评价超精密加工器件的表面形貌，不但能正确识别加工过程中的变化和缺陷，控制和改进加工方法，而且对于研究表面几何特性与使用性能的关系，提高加工表面的质量和产品性能都有着重要意义。

现代工业生产的发展对工件直径、表面轮廓、几何尺寸的测量提出了新要求。常见的测量方式有接触式测量与非接触式测量，传统的接触式测量方法虽然具有通用性强(对被测物的材质和色泽无特殊要求)、精度高(通常可达微米量级)、有效可靠等优点，在先进制造与科学研究中得到广泛应用，但也存在其固有的局限性，如：探针与工件表面接触，容易对高精度器件表面造成划伤，无法测量运动工件；工件的微小震动，材料的软硬度等都会造成测量的误差问题；测量速度慢、对环境要求高、造价昂贵等不足，限制了其在快速测量领域中的应用。因此，非接触测量方法越来越受到业界的普遍关注。非接触轮廓测量速度快，由于不与工件接触，能做到无损伤，而且能够对运动目标完成测量工作。

发明内容

本发明公开的一种基于DMD的高速运动目标形变测量系统及方法要解决的技术问题是：在目标高速运动的条件下，实现对高速运动目标外部物理形变量的非接触式准确测量，具测量精度高、时间快的优点。本发明的系统及方法的应用领域包括高速目标形变测试、高温形变量测试、高压形态测试、工业检测等领域。

所述的目标高速运动的速度范围为0至4马赫。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

本发明公开的一种基于DMD的高速运动目标形变测量系统，包括激光器、准直扩束模块、DMD扫描一级子系统、投射屏、反射板、接收探测一级子系统、激光测距仪。所述的DMD扫描一级子系统用于标定实验中提供在视场内的均匀光照与测量模拟高速目标实验中生成模拟高速运动目标。所述的接收探测一级子系统用于接收高速运动目标的形变信号，并将目标形变信息转换为探测器上的像素变化量。激光器用于发射激光束；准直扩束模块用于将激光器出射的激光束予以准直并扩束至DMD扫描一级子系统；激光测距仪用于测量接收探测一级子系统中汇聚透镜至投射屏之间的距离，即汇聚透镜与高速运动目标之间的距离；反射板用于将DMD扫描一级子系统发射的背景光反射至接收探测一级子系统以外，减少背景光反射至接收探测一级子系统，提高接收探测一级子系统的信噪比。