[发明专利]一种测量航空部件表面微缺陷的高精度实时三维测量系统及方法

权利要求书

1.一种测量航空部件表面微缺陷的高精度实时三维测量系统，其特征在于：包括沿光路依次设置的光源系统、偏振光调制子系统、待测目标和探测采集系统，以及计算机处理系统；

所述光源系统满足非相干光，根据待检测目标的材料特性选择相应的波长范围；

所述偏振光调制子系统包括沿光路依次设置的光束准直组件和偏振态调制组件两部分；所述光束准直组件包括一个第一透镜，所述偏振态调制组件包括一个线偏振片、一个偏振光栅和一个第二透镜，线偏振片的偏振方向任意放置，所述偏振光栅的衍射角满足：能够将入射光束调制为两束具有一定夹角且又有重叠部分的光束；

所述探测采集系统包括成像物镜和探测器，所述成像物镜是具有放大倍率的微距光学成像系统，所述探测器是能够同时探测0°，45°，90°和135°四个偏振化方向的分焦平面型偏振探测器；

所述计算机处理系统用于保存采集到的图像，并进一步计算待测目标表面的三维形貌信息。

2.根据权利要求1所述一种测量航空部件表面微缺陷的高精度实时三维测量系统，其特征在于：所述光源系统放置在第一透镜的焦点位置，所述光源系统的出射光经过第一透镜后被调制为准平行光束。

3.根据权利要求1所述一种测量航空部件表面微缺陷的高精度实时三维测量系统，其特征在于：所述偏振态调制组件调制后的两束光偏振态分别为左旋圆偏振光和右旋圆偏振光。

4.根据权利要求3所述一种测量航空部件表面微缺陷的高精度实时三维测量系统，其特征在于：所述左旋圆偏振光和右旋圆偏振光经过第二透镜被调制准平行后入射到待测部件表面。

5.利用权利要求1所述测量系统高精度实时三维测量航空部件表面微缺陷的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：光源系统出射的光经过第一透镜被调制准平行；

步骤2：第一透镜出射的光经过偏振光调制子系统后出射的光是两束准平行、旋向相反的圆偏振光；

步骤3：两束旋向相反的圆偏振光在待测部件表面产生干涉；

步骤4：干涉条纹图像经过微距成像系统被分焦平面型偏振探测器探测，得到四幅不同偏振化方向：0°，45°，90°和135°的图像，从而得到四种相移情况：0°，90°，180°和270°下的图像；

步骤5：采用四步相移法从中解算出部件表面的高度信息，给出部件表面的形貌。

6.根据权利要求5所述高精度实时三维测量航空部件表面微缺陷的方法，其特征在于：利用所述步骤4获取的四幅不同偏振化方向的图像，通过Stokes矢量法计算得到部件表面的偏振态和偏振角图像，将偏振度和偏振角图像与部件表面高度信息结合，进而在步骤5中重建出的图像内包含部件的三维信息和偏振信息。