[发明专利]最优宽度调制下正弦光栅的设计

说明书

技术领域

本发明涉及三维轮廓测量领域，特指正弦图样的投影光栅。

背景技术

在三维轮廓测量技术被广泛应用在CAD/CAM、逆向工程、快速原型及虚拟现实等领域中，其研究方法主要有莫尔轮廓术、位相测量轮廓术、傅里叶变换轮廓术和空间位相检测等，上述的轮廓测量方法都需要向物体表面投射正弦图样，因而，正弦光栅的设计是保证三维轮廓测量精度的必要条件。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种最优宽度调制下正弦光栅的设计方法。该发明的技术方案如下：使用最优宽度调制的方法设计正弦光栅，其思想为使相等空间间隔内的光栅图样面积与参考正弦光栅图样的面积相等，在                                                (为正弦光栅周期)区间分为长度相等的N(N为偶数)个区间，每个区间宽度，以原点为起点对区间进行编号，编号为，各个区间与轴的交点为：，则第号区间可以表示为：，设置参考正弦光栅图样为，相应的周期，设置光栅图样分布函数值分别为，， 在任一个区间内，，（，对应为光栅图样分布函数值）依次排列，且，根据等面积原理，第i（不妨设）个区间内光栅的面积与对应正弦波的面积相等，即，可以求得：

在区间内，对应的值为，；根据正弦波的对称性容易得到在区间内，的值与前半周期的值相同，但对应的值为，，以，的值为间隔制作光栅。

该发明的效果在于：由于使用最优宽度调制方法设计并刻制正弦光栅，其优点在于可以抑制任意次高频谐波，使得该光栅经镜头向被测物体表面可以投射明暗对比度较高的正弦图样，可将该光栅应用到三维视觉测量工程技术中，提高三维视觉测量的精度。

附图说明

       图1最优宽度调制后的二值波形与正弦波

      图2正弦光栅

      图3正弦光栅频谱。

具体实施方式

以下结合附图和具体实例对本发明做进一步详细说明:

如图1所示，正弦波，设它的周期，，三角波的频率，这里设置，根据发明内容部分可以求得每个区间内，值：

且，如果是，则则是相邻间的。

根据，可以求出在区间内，每个区间的起终点，分别为 ，。

由于在区间跟前半周期具有对称性，所以：

，

光栅图样可以表示为：

在实际制作光栅中，取表示不透光，表示透光。

此光栅图样关于对称，用以上图样进行光栅的制作，即可得到想要的正弦光栅图样。 

如图2是在长度上生成间距为，二值条纹并刻制出的光栅。

如图3为该光栅的频谱，由傅里叶级数公式：

              

因为所得光栅图样周期，，设，光栅关于奇对称，关于偶对称，所以,只要分析；

   

由上式可以求得：

……

的值依次为： 

  

由上可以观察到，低频段谐波几乎没有，高频段在14次谐波有较明显的波形，经投影机镜头投射可以得到正弦光栅图样，通过选取不同的N值，可以抑制任意次的高次谐波，取值多少决定高次谐波的位置，N越大，谐波的次数越高，越容易滤去。

以上所述，仅为本发明的较佳的具体实现方式，但本发明的保护范围不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权力要求的保护范围为准。