[发明专利]一种双波长光纤干涉条纹投射三维形貌动态测量方法

权利要求书

1.一种双波长光纤干涉条纹投射三维形貌动态测量方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)构建双波长光纤干涉条纹投射系统；

(2)根据所述双波长光纤干涉条纹投射系统获取三维投射模型；

(3)所述双波长光纤干涉条纹投射系统根据所述三维投射模型获取物体表面三维形貌信息。

2.根据权利要求1所述的一种双波长光纤干涉条纹投射三维形貌动态测量方法，其特征在于，所述双波长光纤干涉条纹投射系统，包括：第一激光器、第二激光器、第一光隔离器、第二光隔离器、波分复用耦合器、3dB耦合器、第一加法器、第二加法器、WDM分路器、第一光电探测器、第二光电探测器、伺服反馈控制系统、CCD采集相机和上位机，

所述第一激光器发出的第一激光经过所述第一光隔离器后进入所述波分复用耦合器；所述第二激光器发出的第二激光经过所述第二光隔离器后进入所述波分复用耦合器，所述波分复用耦合器通过输入臂将两束激光耦合入所述3dB耦合器，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反射光束原路返回并在输出臂输出，所述WDM分路器将所述反射光束分成第三激光和第四激光；所述第一光电探测器将所述第三激光、所述第二光电探测器将所述第四激光传输至所述伺服反馈控制系统中对初始相位进行测量，所述伺服反馈控制系统通过所述第一加法器对所述第一激光器进行正弦相位调制；通过所述第二加法器对所述第二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所述的一种双波长光纤干涉条纹投射三维形貌动态测量方法，其特征在于，所述伺服反馈控制系统包括：CPU控制单元、直接数字频率合成器和滤波器，

所述CPU控制单元产生控制信号，所述控制信号控制所述直接数字频率合成器输出可变频率的方波和正弦波，所述方波用于调整所述相机曝光信号；所述正弦波经所述滤波器后用于调整所述相位调制信号，通过对所述CPU控制单元中的寄存器设置，控制所述相机曝光信号和所述相位调制信号之间的相位差。

4.根据权利要求2所述的一种双波长光纤干涉条纹投射三维形貌动态测量方法，其特征在于，所述三维投射模型具体为：

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；所述信号臂光纤和所述参考臂光纤的投射中心位于P(L,0,0)，与原点相距为基线距离L；投射中心所投射的条纹与y轴方向平行，投射角度为β的条纹图上点S(x，y，z)的坐标满足下式：

x=mLm-h×Qtanβy=nLm-h×Qtanβz=-hLm-h×Qtanβ]]>

其中，m和n分别为水平与垂直方向像素序号，h为所述镜头光学中心到所述CCD采集相机的像平面的距离，Q为常数。

5.根据权利要求2所述的一种双波长光纤干涉条纹投射三维形貌动态测量方法，其特征在于，所述投射角度刀具体为：

λ₁为所述第一激光器的波长；λ₂为所述第二激光器的波长；为调制所述第一激光器时得到的相位信息；为调制所述第二激光器时得到的相位信息；INT表示取整；R=Λ/λ₁；Λ=λ₁λ₂/|λ₁-λ₂|；a为所述信号臂光纤和所述参考臂光纤之间距离；β₀为投射条纹零级亮纹所在光面与x轴夹角。