[发明专利]基于投影云纹方法的离面位移测量系统及方法

摘要

一种基于投影云纹方法的离面位移测量系统及方法，通过光源发出的光通过投影光栅和镜头投影到被测物体表面形成栅线，栅线受表面离面位移调制产生畸变，畸变的栅线通过成像镜头成像到参考光栅上，形成云纹，由CCD相机记录，通过分析云纹条纹图像的位相变化计算离面位移。本发明可以根据测试需求灵活调整系统的测量面积、分辨率、测量范围，即使进行大面积物体的测试时也具有很高的分辨率与精度。而且本发明测量系统的自动化程度高，采集的图像经由计算机后期处理，可实现快速批量化测量。此外，整套系统抗外界环境干扰强，适于进行现场测试。

主权项

1.一种基于投影云纹方法的离面位移测量系统，其特征在于，包括：栅线投影系统、图像采集系统和与之相连的图像处理系统，其中：栅线投影系统将栅线光投射至物体表面，经由图像采集系统采集受物体表面离面位移及通过参考光栅调制后产生的若干个畸变图像，即云纹条纹图像，通过图像处理系统以相移算法计算得到变形前后对应的全场的位相，从而得到全场离面位移；所述的栅线投影系统包括：依次设置的光源、投影光栅和投影镜头；所述的图像采集系统包括：依次设置的成像镜头、带有参考光栅的相移装置以及CCD相机；所述的图像处理系统分别与相移装置和CCD相机相连，以实现移动参考光栅产生相移的同时采集对应的云纹条纹图像；所述的相移算法是指：由于云纹条纹图像满足空间正弦分布规律，对应所述的离面位移的信息蕴含在条纹的位相中，二者的具体关系满足下述公式：其中：为图像上第i行j列的像素点的条纹位相值，a(i,j)为该像素点处的灵敏度系数，h(i,j)为待求的离面位移；所述的灵敏度系数a(i,j)由系统参数及测点位置决定，具体为：其中：f₁为投影镜头的焦距，a_i(i＝1…9)表征的是投影坐标系到参考平面坐标系的变换关系，p为光栅节距，(x_B,y_B)为测点在参考平面坐标系下的坐标，(x_P,y_P,z_P)为投影坐标系原点在参考平面坐标系下的坐标。