一种光纤干涉条纹投射中初相位及调制度测量控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号(10)授权公告号CNCN102679909102679909B(45)授权公告日2014.09.17(21)申请号201210143260.5(22)申请日2012.05.10(73)专利权人天津大学地址300072天津市南开区卫津路92号(72)发明人段发阶吕昌荣张超段晓杰张甫恺(74)专利代理机构天津市北洋有限责任专利代理事务所12201代理人温国林(51)Int.Cl.G01B11/25(2006.01)审查员李想权权利要求书2页利要求书2页说明书7页说明书7页附图4页附图4页(54)发明名称一种光纤干涉条纹投射中初相位及调制度测量控制方法(57)摘要本发明公开了一种光纤干涉条纹投射中初相位及调制度测量控制方法，涉及相位轮廓测量领域，构建光纤干涉条纹投射系统；根据所述光纤干涉条纹投射系统获取条纹投射测量模型；所述光纤干涉条纹投射系统根据所述条纹投射测量模型获取物体表面相位信息构建初始相位差及相位调制度系数的测量控制系统；获取初始相位及相位调制度系数k。本方法通过信号臂光纤和参考臂光纤端面菲涅尔反射，分析干涉信号优化相位调制度系数及测量初始相位，本方法结构简单，提高了测量精度，减少了计算量，避免了泄漏、混频和栅栏效应产生的误差。CN102679909BCN102679BCN102679909B权利要求书1/2页1.一种光纤干涉条纹投射中初相位及调制度测量控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)构建光纤干涉条纹投射系统；(2)根据所述光纤干涉条纹投射系统获取条纹投射测量模型；(3)所述光纤干涉条纹投射系统根据所述条纹投射测量模型获取物体表面相位信息(4)构建初始相位差及相位调制度系数的测量控制系统；(5)获取初始相位及相位调制度系数k。2.根据权利要求1所述的一种光纤干涉条纹投射中初相位及调制度测量控制方法，其特征在于，所述光纤干涉条纹投射系统具体包括：激光器、光隔离器、3dB耦合器、加法器、光电探测器、CCD采集相机、伺服反馈控制系统和上位机；所述激光器发出的激光经过所述光隔离器后通过输入臂耦合入所述3dB耦合器中，所述3dB耦合器分成2路传播，分别进入信号臂光纤和参考臂光纤；所述信号臂光纤和所述参考臂光纤的输出端产生干涉条纹信号；所述信号臂光纤和所述参考臂光纤端面的菲涅尔反射使得第一反射光束原路返回并在输出臂输出，所述光电探测器检测所述第一反射光束并转换为第一电信号，将所述第一电信号送入到所述伺服反馈控制系统中；所述伺服反馈控制系统接收到所述第一电信号后通过相位生成载波调制得到所述信号臂光纤和所述参考臂光纤的相位差；所述伺服反馈控制系统通过所述加法器对所述激光器进行正弦相位调制；同时，利用所述CCD采集相机对所述干涉条纹信号进行采集，通过所述上位机对所述伺服反馈控制系统中寄存器进行设置，控制所述CCD采集相机曝光信号和相位调制信号之间的相位差，完成同步积分的过程。3.根据权利要求2所述的一种光纤干涉条纹投射中初相位及调制度测量控制方法，其特征在于，所述条纹投射测量模型具体为：选取所述CCD采集相机的镜头光学中心作为原点，x轴平行所述CCD采集相机的像素水平方向，y轴平行所述CCD采集相机的像素垂直方向，z轴沿所述CCD采集相机的光轴方向；所述信号臂光纤(c)和所述参考臂光纤(d)的投射中心位于P(L,0,0)，与原点相距为基线距离L；所述投射中心所投射的条纹与y轴方向平行，条纹图上点S(x，y，z)上投射角度为β；其中，m和n分别为水平与垂直方向像素序号，h为镜头光学中心到像平面的距离，Q为常数。4.根据权利要求2所述的一种光纤干涉条纹投射中初相位及调制度测量控制方法，其特征在于，所述初始相位差及相位调制度系数的测量控制系统具体包括：激光器、光隔离2CN102679909B权利要求书2/2页器、3dB耦合器、加法器、光电探测器、伺服反馈控制系统、上位机、第一法拉第旋转镜和第二法拉第旋转镜；所述激光器发出的激光经过所述光隔离器后通过输入臂耦合入所述3dB耦合器中，所述3dB耦合器分成2路传播，分别进入所述信号臂光纤和所述参考臂光纤；所述信号臂光纤和所述参考臂光纤的输出端经过所述第一法拉第旋转镜和所述第二法拉第旋转镜后，使得第二反射光束原路返回并在所述输出臂输出，所述光电探测器检测所述第二反射光束并转换为第二电信号，将所述第二电信号送入到所述伺服反馈控制系统中；所述伺服反馈控制系统接收到所述第二电信号后通过所述相位生成载波调制得到所述信号臂光纤和所述参考臂光纤的相位差；所述伺服反馈控制系统通过所述加法器对所述激光器进行正弦相位调制；在所述上位机中获取所述初始相位及所述相位调制度系数。5.根据权利要求4所述的一种光纤干涉条纹投射中初相位及调制度测