| 主权项 |
一种高反射自由曲面光栅投影快速非接触测量方法，其特征是，包括下列步骤：借助于精密运动控制系统实现被测物体三自由度运动；使用光栅投影装置向被测物体表面投射编码光栅条纹，由图像采集装置获取经被测物体表面调制的变形条纹图；使用数字相移技术和相位展开算法从变形条纹图中获得被测物体表面的相位分布信息；使用虚拟参考面技术获取参考相位分布；采用基于迭代的三维重建模型，通过分析相位偏移信息与被测物体表面梯度的关系，由梯度恢复被测物体相应区域的三维形貌信息；其中，在基于迭代的三维重建模型中，由梯度到面形的重建过程是基于积分运算，具体分为局部积分和全局积分；基于局部积分的算法为路径积分法，即利用梯度数据通过计算局部梯度增量进行曲线积分，得到路径上各点的相对高度值，进而完成被测物体表面各点高度计算；基于全局积分的算法为区域波前重构法，应用于高反射自由曲面三维形貌重建中时，将波前视为待求自由曲面的表面高度，以测量所得水平和垂直方向的梯度值作为测量点，以待求高度的被测物体表面各点为重构点；在基于迭代的三维重建模型中，通过建立相位偏移信息与被测物体表面梯度间的对应关系，采用基于全局积分的绍契威尔区域波前重构算法和基于局部积分的路径积分法相结合的方法，以路径积分法计算得到的被测物体表面形貌数据作为绍契威尔区域波前重构算法的初始值，由梯度值重建被测物体三维形貌；重建前，为满足重建所要求的边界闭合条件，保证边界的平滑性，利用光栅条纹的相移特性对被测物体表面区域进行提取，整个重建过程只在提取后的区域内进行；使用的数字相移技术为等间隔数字相移；使用的相位展开算法为空域相位展开算法；虚拟参考面技术使用特殊的投影方式，即通过向标定用平面镜投射一幅标记棋盘格图像，利用平面镜标定得到的相位信息建立的一个带有参考相位信息的平面镜虚像，在系统标定阶段即可一次性获取水平和垂直方向的参考相位。 |
