專利名稱：相位可控多頻光纖干涉條紋投射裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多頻光纖干涉條紋、三維形貌測量技術(shù)，特別涉及一種相位可控多頻光纖干 涉條紋投射裝置。
背景技術(shù)：
三維形貌測量技術(shù)在自動檢測和質(zhì)量控制、反求工程、機(jī)器視覺、醫(yī)學(xué)診斷、文物鑒定 等領(lǐng)域中占有重要的地位，特別是汽車車身、飛機(jī)機(jī)身、輪船船體、汽輪機(jī)葉片等加工制造 中的在線曲面檢測，對三維形貌測量技術(shù)提出了更高的要求，并促進(jìn)其向高精度、智能化的動 態(tài)測量方向發(fā)展。三維形貌測量技術(shù)可分為接觸式與非接觸式兩大類。接觸式測量易影響被 測物表面形貌，且不能同時(shí)保證測量的速度與精度。鑒于接觸式測量的局限性，非接觸式測 量越來越受到人們的青睞，其測量基于光學(xué)原理，具有高效率、無破壞性、工作距離大等特 點(diǎn)，可以對物體進(jìn)行靜態(tài)或動態(tài)的測量。光學(xué)非接觸式三維測量技術(shù)根據(jù)獲取三維信息的基 本方法可分為被動式與主動式兩大類。被動式是在自然光(包括室內(nèi)可控照明光)條件下，通 過攝像機(jī)等光學(xué)傳感器攝取的二維灰度圖像獲取物體的三維信息。主動式是利用特殊的受控 光源照射被測物，根據(jù)主動光源的已知結(jié)構(gòu)信息獲取物體的三維信息。主動式光學(xué)非接觸三 維測量技術(shù)中的傅立葉變換輪廓術(shù)、相移輪廓術(shù)都是將光柵條紋投射到被測物體表面，利用 被調(diào)制條紋的相位場求得物體的三維輪廓信息。這兩種方法均采用全場測量模式，可評價(jià)整 個(gè)物體表面狀況，是目前主動式光學(xué)三維形貌測量中最常用，最有前途的方法。其中傅立葉
變換法只需一幀(或兩幀)圖像即可得到物體表面三維形貌，測量速度快，能夠?qū)崿F(xiàn)動態(tài)測量；
相移法采用相對測量原理，精度較高。光柵投射法中投射條紋的質(zhì)量(條紋密度、穩(wěn)定性及清 晰度)直接影響三維形貌的測量精度，相移法的精度還依賴于精確的相移裝置，因此能夠投射 高密度穩(wěn)定條紋的投射裝置對光柵投射輪廓術(shù)(傅立葉變換輪廓術(shù)、相移輪廓術(shù))的發(fā)展具有 重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種測量精度高并且穩(wěn)定可靠的相位可
控多頻光纖干涉條紋投射裝置。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是包括有激光器1和不同頻率的
另一激光器2、每個(gè)激光器分別對應(yīng)配備有偏振控制器3和另一偏振控制器4，還包括WDM 耦合器5、單模光纖耦合器6、光電探測器PDIO、伺服控制系統(tǒng)ll、光纖拉伸器12、壓電陶 瓷PZT驅(qū)動裝置13，所述激光器l、另一激光器2發(fā)射的激光分別經(jīng)偏振控制器3、另一偏 振控制器4后耦合進(jìn)WDM耦合器5，所述WDM耦合器5與單模光纖耦合器6相連，不同 頻率的激光經(jīng)單模光纖耦合器6分光后分別經(jīng)光纖由出射端7、另一出射端8投射，前述本 發(fā)明組成部分構(gòu)成馬赫-澤德干涉儀，并在兩出射端發(fā)生楊氏雙孔干涉從而將多頻干涉條紋投 射到光屏14處，并由光電探測器或攝象機(jī)接收；所述單模光纖耦合器6與出射端7和另一出 射端8的反射光路構(gòu)成邁克爾遜干涉儀，邁克爾遜干涉儀產(chǎn)生的干涉信號由單模光纖耦合器 6的非入射端9傳送給光電探測器10;光電探測器IO將光信號轉(zhuǎn)換為電信號傳送給伺服系統(tǒng)11;伺服系統(tǒng)11用于通過比較實(shí)際相位與目標(biāo)相位來控制壓電陶瓷PZT驅(qū)動裝置13驅(qū)動光 纖拉伸器12改變單模光纖耦合器6兩輸出臂光程差。
1、包括有激光器(1)和不同頻率的另一激光器(2)、每個(gè)激光器分別對應(yīng)配備有偏振控 制器(3)和另一偏振控制器(4)，還包括WDM耦合器(5)、單模光纖耦合器(6)、光電探 測器PD (10)、伺服控制系統(tǒng)(11)、光纖拉伸器(12)、壓電陶瓷PZT驅(qū)動裝置(13)Z所 述激光器(1)、另一激光器(2)發(fā)射的激光分別經(jīng)偏振控制器(3)、另一偏振控制器(4) 后耦合進(jìn)WDM耦合器(5)，所述WDM耦合器(5)與單模光纖耦合器(6)相連，不同頻 率的激光經(jīng)單模光纖耦合器(6)分光后分別經(jīng)光纖由出射端(7)、另一出射端(8)投射， 前述本發(fā)明組成部分構(gòu)成馬赫-澤德干涉儀，并在兩出射端發(fā)生楊氏雙孔干涉從而將多頻干涉 條紋投射到光屏(14)處，并由光電探測器或攝象機(jī)接收；所述單模光纖耦合器(6)與出射 端(7)和另一出射端(8)的反射光路構(gòu)成邁克爾遜干涉儀，邁克爾遜干涉儀^"生的干涉信 號由單模光纖耦合器(6)的非入射端(9)傳送給光電探測器(10);光電探測器(10)將光
信號轉(zhuǎn)換為電信號傳送給伺服系統(tǒng)(ii);伺服系統(tǒng)(n)用于通過比較實(shí)際相位與目標(biāo)相位
來控制壓電陶瓷PZT驅(qū)動裝置(13)驅(qū)動光纖拉伸器(12)改變單模光纖耦合器(6)兩輸 出臂光程差。
2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種相位可控多頻光纖干涉條紋投射裝置，其特征是，所述光纖為 單模SM光纖或者保偏PM光纖。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種相位可控多頻光纖干涉條紋投射裝置，其特征是，所述不 同頻率激光器(1)和另一激光器(2)為相干長度長的兩不同頻率單模激光器，其波長的選 擇依據(jù)WDM耦合器的適用范圍和CMOS相機(jī)的光譜探測范圍確定。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種相位可控多頻光纖干涉條紋投射裝置，其特征是，所述出 射端(7)、另一出射端(8)的光纖輸出端面，其端面要良好的磨光，并封裝于同一FC接頭 內(nèi)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種相位可控多頻光纖干涉條紋投射裝置，其特征是，出射端 (7)、另一出射端(8)輸出端光纖纖心距按以下公式設(shè)置
(2 =-，
尸2-尸1
尸2 、 A為光電探測器分別在A與Z)2兩點(diǎn)測量到的條紋周期，AD為A與Z)2兩點(diǎn)距離。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種相位可控多頻光纖干涉條紋投射裝置，其特征是，光電探 測器或攝象機(jī)的視場范圍應(yīng)要足夠靠近投射系統(tǒng)的光軸，即滿足X2 Y2+Z2， X為光電探測 器或攝象機(jī)沿投射方向坐標(biāo)，Y、 Z為光電探測器或攝象機(jī)垂直投射方向平面內(nèi)二維坐標(biāo)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種相位可控多頻光纖干涉條紋投射裝置，其特征是，由攝象 機(jī)接收后輸出到傅立葉變化法或相移法相位解調(diào)裝置。
木發(fā)明可以帶來以下效果
本發(fā)明中投射裝置采用全光纖光路，可減少來自背景光的干擾，以適應(yīng)復(fù)雜的工業(yè)現(xiàn)場
4環(huán)境；并且可實(shí)現(xiàn)光纖一體化，使投射裝置的搭建更為簡易，有利于系統(tǒng)的小型化與集成化， 方便便攜式三維形貌測量系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。利用本發(fā)明，可作為光柵投射輪廓術(shù)(傅立葉變換輪廓 術(shù)、相移輪廓術(shù))的條紋投射裝置，應(yīng)用于工業(yè)檢測、反求工程、生物醫(yī)學(xué)、機(jī)器視覺等領(lǐng)域 中的物體表面三維形貌測量。


圖1為本發(fā)明投射裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為投射裝置兩出射光纖纖心距離測量示意圖。
圖3為利用本發(fā)明投射裝置測量物體三維形貌示意圖。
圖l中1、2為不同頻率激光器，3、 4為兩個(gè).偏振控制器，5是WDM耦合器，6是3dB 單模2x2光纖耦合器，7、 8為光纖出射端，9是邁克爾遜干涉儀輸出端，亦是3dB單模光纖 耦合器輸出端或稱非入射端，IO為光電探測器PD， ll是伺服控制系統(tǒng)，12是光纖拉伸器， 13是PZT驅(qū)動裝置，14是光屏。
圖2中7、 8光纖出射端及其纖心，15是可調(diào)狹縫，16是光電探測裝置，17是二維移 動平臺。
圖3中18是投射條紋零級亮紋所在光面，19是條紋投射裝置，20是CMOS攝像機(jī) 21是攝像機(jī)透鏡中心，22是攝像機(jī)像平面。
具體實(shí)施例方式
為了提高投射條紋的密度，本發(fā)明利用光纖干涉投射技術(shù)，采用3dB單模光纖耦合器構(gòu) 成馬赫-澤德干涉儀，入射光經(jīng)耦合器分光后由兩輸出端輸出，滿足楊氏雙孔干涉條件，在投 射方產(chǎn)生干涉條紋。與傳統(tǒng)透射式光柵相比干涉條紋密度高，有利于提高測量精度。
在3dB耦合器的入射端引入了波分復(fù)用器〔WDM)，不同頻率激光器發(fā)射的激光經(jīng)WDM耦 合進(jìn)同一 3dB耦合器輸入端，入射光經(jīng)耦合器分光后在輸出方產(chǎn)生多頻干涉條紋。投射的多 頻干涉條紋可為光柵投射輪廓術(shù)實(shí)現(xiàn)高可靠性的時(shí)域去包裹算法提供多頻信息。
為了提高所投射干涉條紋的相位可控性并使投射裝置能夠同時(shí)應(yīng)用于傅立葉變換輪廓術(shù) 與相移輪廓術(shù)，本發(fā)明利用3dB耦合器與其輸出端反射構(gòu)成的邁克爾遜干涉儀與光電探測器 監(jiān)測條紋相位信息，并將相位信息提供給伺服系統(tǒng)；伺服系統(tǒng)通過比較實(shí)際相位信息與目標(biāo) 相位信息控制PZT光纖拉伸器改變兩輸出臂光程差實(shí)現(xiàn)投射條紋的相位控制，同時(shí)可采用通 過伺服系統(tǒng)鎖定光電探測器輸出信號的方式實(shí)現(xiàn)干涉條紋的穩(wěn)定控制。條紋的穩(wěn)定控制可增 加測量系統(tǒng)的魯棒性與抗干擾能力，精確的相移控制可有效提高相移法的測量精度。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明。
如圖1所示，本發(fā)明的相位可控多頻光纖干涉條紋投射裝置結(jié)構(gòu)是該裝置包括有不同 頻率激光器1和2，分別為每個(gè)激光器配備的偏振控制器3和4， WDM耦合器5， 2x2單模 3dB光纖耦合器6,光電探測器PDIO、伺服控制系統(tǒng)ll、光纖拉伸器12、壓電陶瓷PZT驅(qū) 動裝置13。所述激光器1、 2發(fā)射的激光經(jīng)偏振控制器3、 4后耦合進(jìn)WDM耦合器5，所述 WDM耦合器與3dB單模光纖耦合器6相連，不同頻率的激光經(jīng)3dB耦合器分光后由出射端 7、 8投射，構(gòu)成馬赫-澤德干涉儀，并在兩出射端發(fā)生楊氏雙孔干涉從而將多頻干涉條紋投射 到光屏14處。由于楊氏雙孔T涉產(chǎn)生的亮條紋所在光面是以兩孔為焦點(diǎn)的空間雙曲面族，因此理論上 投射到光屏上的條紋是一雙曲線族，但是當(dāng)滿足遠(yuǎn)場近軸條件時(shí)，亮紋所在空間光面將變?yōu)?平面，光屏上的雙曲線族也將退化為線性直條紋，這時(shí)投射的條紋滿足光柵投射輪廓術(shù)的應(yīng) 用要求。由以上論述知本發(fā)明的投射裝置的應(yīng)用需滿足遠(yuǎn)場近軸條件。遠(yuǎn)場條件0^〉a)指投 射裝置的投射距離要遠(yuǎn)大于投射端光纖纖心距離；近軸條件x2 >>/+ 指攝像機(jī)拍攝變形 條紋的視場范圍要足夠靠近投射系統(tǒng)的光軸(x為沿投射方向坐標(biāo)，y， z為垂直投射方向平 面內(nèi)二維坐標(biāo))。
所述3dB耦合器6與其輸出端7、輸出端8反射光路構(gòu)成邁克爾遜干涉儀，其產(chǎn)生的干 涉信號由3dB耦合器6的非入射端即輸出端9傳送給光電探測器10;光電探測器將光信號轉(zhuǎn) 換為電信號傳送給伺服系統(tǒng)11;伺服系統(tǒng)通過比較實(shí)際相位與目標(biāo)相位來控制PZT驅(qū)動裝置 13驅(qū)動光纖拉伸器改變兩輸出臂光程差，從而實(shí)現(xiàn)精確的條紋相移控制。另外可通過鎖定光 電探測器的輸出值實(shí)現(xiàn)條紋相位的穩(wěn)定控制。上述伺服控制功能由軟硬件系統(tǒng)共同實(shí)現(xiàn)，硬 件部分的數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)(DAC)用來采樣PD的輸出，軟件系統(tǒng)負(fù)責(zé)計(jì)算出相位調(diào)節(jié)量以便控制 PZT驅(qū)動光纖拉伸器。由于投射條紋的馬赫-澤德干涉儀與監(jiān)測實(shí)際相位的邁克爾遜干涉儀的 光程差均由6的兩輸出臂產(chǎn)生，而邁克爾遜干涉儀還存在反射光路，因此邁克爾遜干涉儀的 輸出相位變化與馬赫-澤德干涉儀實(shí)際投射的干涉條紋的相位變化存在2倍的關(guān)系，軟件系統(tǒng) 中計(jì)算相位調(diào)節(jié)量的算法以此為基礎(chǔ)進(jìn)行建立。 本實(shí)施例實(shí)驗(yàn)應(yīng)用如下
1. 光纖的選擇為了能夠構(gòu)成馬赫-澤德干涉儀實(shí)現(xiàn)楊氏雙孔干涉投射，選用單模(SM)光纖 或者保偏(PM)光纖，它們的截止波長，數(shù)值孔徑(NA)，以及性價(jià)比要同時(shí)考慮，如果單模光 纖產(chǎn)生的條紋仍不能達(dá)到滿意的可見度，則可采用保偏光纖。
2. 激光器的選擇選取相干長度較長的兩不同頻率單模激光器。它們波長的選擇依據(jù)WDM 耦合器的適用范圍和CMOS相機(jī)的光譜探測范圍。利用仿真確定兩激光的理想波長以確保相 位鎖定和相位去包裹都能夠準(zhǔn)確的進(jìn)行。
3. 光纖輸出端面處理兩光纖輸出臂的端面要良好的磨光，并最好封裝于同一FC接頭內(nèi)， 這樣可避免兩輸出端之間的相對移動，增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。FC是英文ferrule connector縮'與， 表示光纖接頭外部加強(qiáng)緊固件是金屬件，為標(biāo)準(zhǔn)接頭。
4. 輸出端光纖纖心距測量輸出端光纖纖心距是影響干涉條紋周期的重要參數(shù)，在投射裝 置應(yīng)用于三維形貌測量之前應(yīng)予以測定。如圖2，光電探測裝置16放置在二維移動平臺17上， 并在光電探測裝置前放置可調(diào)狹縫15以提高測量的空間分辨率。二維移動平臺17可沿條紋投 射方向與垂直條紋方向移動。移動平臺可使光電探測器在垂直條紋方向上移動并對條紋周期 進(jìn)行探測。利用移動平臺使光電探測器沿條紋投射方向移動，并分別在￡>,與￡ 2兩點(diǎn)測量條 紋周期，從而光纖纖心間距可由以下公式求得
其中S與尸2為條紋在A與A處的周期，A與"2雖然不能夠精確測量，但是通過移動平 臺可以測量出兩位置之間的距離AZ)，從而光纖纖心距離得以精確測量。
65.利用本投射裝置實(shí)現(xiàn)物體表面三維形貌測量
如圖3所示，選取攝像機(jī)20的鏡頭光學(xué)中心21作為原點(diǎn)，x軸平行攝像機(jī)像素水平方向，y 軸平行攝像機(jī)像素垂直方向，z軸沿?cái)z像機(jī)光軸方向。本發(fā)明投射裝置19的中心位于P(L，0, 0)， 與原點(diǎn)相距為基線距離L。 19所投射的條紋與y軸方向平行，零級條紋18所在光面與x軸夾角為A。。
投射角度為P的條紋圖上點(diǎn)S(x,y,z)的坐標(biāo)滿足下式
xsin/ —zcos/ = isin/ (1) 點(diǎn)S在攝像機(jī)像平面22中所成的像點(diǎn)為S,(m,n)，其中m、 n分別為水平與垂直方向像素序 號(中心像素坐標(biāo)為(O,O))。根據(jù)攝像機(jī)針孔透視變換模型，S與&之間的關(guān)系可寫為
X
附
(2)
其中d為透鏡中心21到像面22的距離。
由(l)、 (2)式可得S與&之間坐標(biāo)關(guān)系可表示為
附i
少=
(3)
條紋投射角度卩與干涉條紋相位場關(guān)系為
p(jc, a力=丁 ". tan(" — "0) 乂
(4)
其中a為兩光纖纖心距離，/ 。為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)，可由消影法測得，當(dāng)干涉條紋相位被檢 測到后，利用式(4)可求得卩，從而利用(3)式求得S點(diǎn)的坐標(biāo)，即物體表面的三維信息。 6.干涉條紋相位信息的解調(diào)
式(4)中干涉條紋相位場p(x,乂z)受物體表面高低調(diào)制，包含有物體表面的高度信息。因 此本投射裝置投射的條紋經(jīng)物體表面調(diào)制變形后，要經(jīng)過相位解調(diào)得到相位場信息方可被5 中的方法利用?？蓱?yīng)用于本投射裝置所投射條紋的相位解調(diào)方法有傅立葉變化法與相移法。
傅立葉變換法
攝像機(jī)獲取的條紋圖像可表示為-
/(x, j) = aO,力+ 6(工,力cos[2;^x + p(x，力] (5)
其中I為記錄到的光強(qiáng)分布，a表示物體反射的背景光強(qiáng)，b表示調(diào)制度，/。是投影
到參考平面的條紋圖樣的空間頻率，條紋相位場p(x，力對應(yīng)于物體上各點(diǎn)的高度h(x， y)。 上式可重寫為
g(x,少)=+ c(x,》')exp(2;n/0x) + c*(;c，y)exp(—2;n/。;c) (6)其中 c(x，>0 = |6(x,;;)exp| (x,>0] (7)
式(6)中g(shù)(x,y)對x的傅立葉變換為G(/ = J(/,W + C(/ —/q，力+ C'(/ — /。,力
由于a(x，y)， b(x,y)和p相對/。變化緩慢，因此可濾出頻譜中的(:(/-/(),>0從而得到基 頻成分，并將其移回原點(diǎn)做反變換得到c(x,y)，求出p:
t，(W) = f^ (8)
相移法
利用伺服控制系統(tǒng)控制PZT光纖拉伸器改變輸出臂光程差，使得干涉條紋沿與條紋垂
直方向以2;t/tY為步距作N步相移，可獲取N幀相移條紋圖像，將它們記為/"，其中，n=0， 1，…，N-1(A^3)。 ^可表示為
則相位函數(shù)為:
/ (x,力=力+ 6(x，力cos(2^q + p(x,力—~(9)
》"(x,力sin(27z7iV)
"x, j) = arctan ^- (10)
^/"(x，力cos(2;z"/A0
傅立葉變換法與相移法中相位場均由反正切函數(shù)求得，因此相位信息被包裹在[-;r，;r]之 內(nèi)，要得到連續(xù)變化的真實(shí)相位場，需要對包裹相位進(jìn)行去包裹處理。利用本投射裝置投射 的多頻干涉條紋中的多頻信息，可以實(shí)現(xiàn)高可靠性的動態(tài)時(shí)域去包裹算法，該算法可對每一 點(diǎn)進(jìn)行單獨(dú)的相位去包裹，使得包裹相位圖中的斷點(diǎn)以及噪聲點(diǎn)的不利影響得以消除。
本發(fā)明采用光纖干涉投射技術(shù)、WDM波分復(fù)用技術(shù)、基于光纖干涉的干涉條紋移相控制 技術(shù)，發(fā)明了一種相位可控的多頻干涉條紋投射裝置。投射條紋精度高且能夠同時(shí)滿足傅立 葉變換輪廓術(shù)和相移輪廓術(shù)的應(yīng)用要求；投射條紋中的多頻信息可為高可靠性的時(shí)域去包裹 算法提供應(yīng)用基礎(chǔ)；整個(gè)投射裝置采用全光纖光路，可實(shí)現(xiàn)光纖一體化，簡單便攜，有利于 測量系統(tǒng)的小型化與集成化。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于主動式三維光學(xué)形貌測量，為多頻光柵條 紋投射輪廓術(shù)提供了一種新的應(yīng)用平臺和技術(shù)基礎(chǔ)。
8
權(quán)利要求
1、一種相位可控多頻光纖干涉條紋投射裝置，其特征是，包括有激光器(1)和不同頻率的另一激光器(2)、每個(gè)激光器分別對應(yīng)配備有偏振控制器(3)和另一偏振控制器(4)，還包括WDM耦合器(5)、單模光纖耦合器(6)、光電探測器PD(10)、伺服控制系統(tǒng)(11)、光纖拉伸器(12)、壓電陶瓷PZT驅(qū)動裝置(13)，所述激光器(1)、另一激光器(2)發(fā)射的激光分別經(jīng)偏振控制器(3)、另一偏振控制器(4)后耦合進(jìn)WDM耦合器(5)，所述WDM耦合器(5)與單模光纖耦合器(6)相連，不同頻率的激光經(jīng)單模光纖耦合器(6)分光后分別經(jīng)光纖由出射端(7)、另一出射端(8)投射，前述本發(fā)明組成部分構(gòu)成馬赫-澤德干涉儀，并在兩出射端發(fā)生楊氏雙孔干涉從而將多頻干涉條紋投射到光屏(14)處，并由光電探測器或攝象機(jī)接收；所述單模光纖耦合器(6)與出射端(7)和另一出射端(8)的反射光路構(gòu)成邁克爾遜干涉儀，邁克爾遜干涉儀產(chǎn)生的干涉信號由單模光纖耦合器(6)的非入射端(9)傳送給光電探測器(10)；光電探測器(10)將光信號轉(zhuǎn)換為電信號傳送給伺服系統(tǒng)(11)；伺服系統(tǒng)(11)用于通過比較實(shí)際相位與目標(biāo)相位來控制壓電陶瓷PZT驅(qū)動裝置(13)驅(qū)動光纖拉伸器(12)改變單模光纖耦合器(6)兩輸出臂光程差。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種相位可控多頻光纖干涉條紋投射裝置，其特征是，所述光纖為 單模SM光纖或者保偏PM光纖。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種相位可控多頻光纖干涉條紋投射裝置，其特征是，所述不同頻 率激光器(1)和另一激光器(2)為相干長度長的兩不同頻率單模激光器，其波長的選擇 依據(jù)WDM耦合器的適用范圍和CMOS相機(jī)的光譜探測范圍確定。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種相位可控多頻光纖干涉條紋投射裝置，其特征是，所述出射端(7)、另一出射端(8)的光纖輸出端面，其端面要良好的磨光，并封裝于同一FC接頭內(nèi)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種相位可控多頻光纖干涉條紋投射裝置，其特征是，出射端(7)、 另一出射端(8)輸出端光纖纖心距按以下公式設(shè)置"=-，尸2 、 A為光電探測器分別在A與"2兩點(diǎn)測量到的條紋周期，AD為A與D2兩點(diǎn)距離。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種相位可控多頻光纖干涉條紋投射裝置，其特征是，光電探測器 或攝象機(jī)的視場范圍應(yīng)要足夠靠近投射系統(tǒng)的光軸，即滿足X、〉Y^Z2， X為光電探測器 或攝象機(jī)沿投射方向坐標(biāo)，Y、 Z為光電探測器或攝象機(jī)垂直投射方向平面內(nèi)二維坐標(biāo)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種相位可控多頻光纖干涉條紋投射裝置，其特征是，由攝象機(jī)接 收后輸出到傅立葉變化法或相移法相位解調(diào)裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及多頻光纖干涉條紋、三維形貌測量技術(shù)，特別涉及一種相位可控多頻光纖干涉條紋投射裝置。為提供一種測量精度高并且穩(wěn)定可靠的相位可控多頻光纖干涉條紋投射裝置，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是包括形成出射端7、出射端8投射的馬赫-澤德干涉儀，還包括邁克爾遜干涉儀，邁克爾遜干涉儀產(chǎn)生的干涉信號由單模光纖耦合器6的非入射端傳送給光電探測器10；光電探測器10將光信號轉(zhuǎn)換為電信號傳送給伺服系統(tǒng)11；伺服系統(tǒng)11用于通過比較實(shí)際相位與目標(biāo)相位來控制壓電陶瓷PZT驅(qū)動裝置13驅(qū)動光纖拉伸器12改變單模光纖耦合器6兩輸出臂光程差。本發(fā)明主要用于三維形貌測量場合。
文檔編號G01B11/24GK101561259SQ20091006855
公開日2009年10月21日 申請日期2009年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月21日
發(fā)明者聰 張, 濤 楊, 段發(fā)階, 海 肖 申請人:天津大學(xué)