基于干涉法的三维面形测量(2)

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1.2 发展状况与趋势

由于现代经济水平提高，人们对物质要求越来越高，三维形貌测量技术作为高端的科技，越来越具有实用的价值。随着计算机使用的越来越频繁，结合光学技术和各种器件的开发使用，一些面形测量技术已渗透到生活中，改变着人们的生活质量。为了达到微米甚至精度更高的纳米级别的精度，我们可以用一些3D显微镜或者是共聚焦的显微镜来实现对一个小型物体的形状测量。但是，物体的相对精度或者对一部分物体进行深度测量又成了一个问题，这就引得我们去思考：大型物体的形貌测量该怎么办？例如，你如何能准确探测1米？另外，如果需要测量一个巨型的深度或者是形状，那我们就必须使用更多的摄像元件，并且需要从物体的不同位置进行测量，通过数次的取值所获得的面形，再最终通过坐标转换得到完整的形貌。这时，我们会思考：如何高精度的合成这些片面的形貌，以及如何进行局部坐标和整体坐标的转换，还有如何解决像差和镜头畸变的问题，还要比较三维形貌数据等。

飞行时间法是三维形貌测量的基本方法，三角法，傅里叶法，相位测量方法，空间相位检测法，莫尔轮廓和干涉法也是三维测量的基本方法。本文简要介绍了各种光学测量三维形貌的方法，干涉的三维面形测量方法是本文的重点，其中还有各种细节问题，如选择什么样的结构光源、如何放置传感器、以及如何进行坐标的转换等。对于干涉法的测量，主要关于干涉法测量系统的原理与过程、优势与不足、应用与前景。

2 三维面形测量技术

2.1 一般方法简介

（1）时间/光飞行法

在测量中,目标脉冲和参考脉冲都被传感器接收，但是一个是反射回的，而另一个是光纤传送的。然后根据实际距离和两个脉冲的时间差相对关系，计算出来。可得mm范围的分辨率。如果想达到亚毫米这样的精度，就得采用高精度的电子元件和半导体激光亚皮秒的脉冲了。

（2）激光扫描

激光扫描采用著名的三角关系，被测物体由激光束顺序扫描，可以得到分辨率比较好的三维信息。

（3）莫尔纹法（云纹法）文献综述

莫尔纹法（也称云纹法、叠栅干涉法）可分为表面内的和表面外的莫尔纹法。光栅生成的等高的条纹可被接收是莫尔技术的重要点。

（4）激光散斑切片法

一个物体的面形可用光波和距离的三维傅里叶变换关系来测量。原理是利用待测平面光场的傅里叶关系来表征。

（5）照相测量法

对于比较正常的照相测量法，通常会采用三维的技术去测量物体的面形,而针对特殊一些的测量，通常需要使用照相测量法。对于这种技术，在待测物表面经常都会有一些明亮的时标，如反光画点就是其中之一。

（6）激光跟踪系统

激光跟踪系统是一种扫描式的系统，如果想要跟踪传感器或自动式机器人的具体地点，就可以选用这种系统。。

（7）结构光法

被分类为主动式三角测量的结构光法，它包含了正弦条纹技术和投射编码光技术。传感器先将物体的三维信息记录下来，再通过编码形成干涉条纹。

（8）干涉法

基于干涉法面形测量主要是是通过干涉的原理，获得干涉条纹，针对条纹的微小变化来计算出待测物体的三维形貌。可知，单个或多个波长，物体折射率的改变，还有照明方式方向的变化，都会影响测量结果。基于干涉法的三维面形测量多种方式，每种方法都有其独特的一面，我们接下来会去分辨、合理的使用它们。来.自/751论|文-网www.751com.cn/