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散斑干涉法在工业质检中的应用

林翠翠  
【摘要】:电子散斑干涉测量技术(Electronic speckle pattern interferometry,简称ESPI)作为一种高精度的光学测量技术被广泛应用于无损检测和微变形检测中,具有测量精度高、非接触测量、测量速度快等特点。 散斑条纹图像中的相位信息与物体变形有关,常用的相位提取方法有条纹中心线法和相移法,由于电子散斑图像中的噪声含量较多,条纹对比度低,这为准确提取出图像中与物体变形量相关的相位信息带来较大的难度,利用条纹中心线法很难得到精确的相位信息,故本文在散斑干涉测量系统中引入相移装置,利用相移法提取散斑干涉图像中包含的相位信息。本文对相移方法的选择、相位图的生成方式、包裹相位图的滤波方法以及去包裹算法等关键图像处理技术进行探讨和研究。 为提高测量精度,本文从系统的硬件组成出发,选择适当的光学器件及合理的机械结构搭建电子错位散斑干涉测量系统。系统中错位量对条纹对比度、测量灵敏度和测量精度均有较大影响,故本文对错位量做了大量的研究,并给出其科学选取范围。利用搭建好的错位-相移散斑干涉测量系统对轮胎气泡缺陷进行无损检测,对钢板的微小变形量做定量测量。 本文主要包括如下内容: [1]推导错位散斑干涉测量系统中离面位移导数与干涉条纹图像中相位的关系式,计算系统各部分参数,选取恰当器件搭建干涉测量系统。 [2]利用MATLAB对不同错位量下的错位干涉条纹图进行模拟,结合错位量对系统条纹对比度、测量灵敏度和测量精度的理论模型展开分析,给出错位量的选取范围,并利用实验验证。 [3]对利用相移相位法得到的包裹相位图的滤波算法和去包裹算法展开研究,结合本文给出有效的算法。 [4]利用本文搭建的错位-相移散斑干涉测量系统对轮胎内表面变形、轮胎内模拟气泡缺陷和钢板变形量进行检测。


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