[发明专利]实时测量物体变形的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及激光干涉测量领域，尤其涉及一种实时测量物体变形的方法 和系统。

背景技术

当激光照射在具有漫反射性质的物体表面时，从物体表面反射的光在空 间相干叠加，就会在整个空间发生干涉，形成随机分布的亮斑和暗斑，称为 激光散斑。20世纪70年代初，激光散斑干涉测量方法得到了发展，它除了具 有全息干涉测量方法的非接触、可以直观给出全场情况等一系列优点外，还 具有光路简单，对试件表面要求不高，对实验条件要求较低，计算方便等特 点。

电子散斑干涉(ESPI)是在本世纪初就已经被广泛应用于漫射体表面位 移或变形监测。它具有精度高、全场，非接触等优点。ESPI技术自问世以来 就得到广泛的应用.它的应用领域有位移和变形测量，应变分析，动态测 试，无损探伤等。可以应用于检测工程机械领域的各种变形、振动、冲击、 表面粗糙度、刚度和硬度等特性；检测复合材料、集成电路、压力容器和焊 接物体的表面或内部缺陷，并且还可以用于土木结构和水利设施的变形测 量。总之，ESPI在机械、土木、水利、电器、航空航天、兵器工业以及生物 医学领域具有非常重要的地位和广阔的前景。

从传统的散斑干涉测量到电子散斑测量等技术，都无法避免的问题是： 它们都只是记录了变形或者位移前后的两个状态，没有涉及到时间参量，不 能进行真正意义上的动态实时测量。针对这一问题，上世纪九十年代，德国 的C.Joenathan等人提出了一种时间序列散斑干涉测量技术(TSPI)。TSPI技 术是把物体位移或者形变的整个过程用摄像机记录下来，拍摄一系列散斑干 涉图，通过后期处理对这些散斑干涉图提取相位信息，最后从中得到每个点 的位移或者形变量。

随着机械工业、航空航天和国防工业等领域的飞速发展，对于散斑干涉 测量技术提出了更高的要求：能够实时精确测量被测物体范围更大的动态变 形信息。因此，克服小动态范围的问题的方法是基于双波长干涉、多波长干 涉测量和白光干涉。

虽然已有关于能够使用双波长测量的报道，但其测量是分别进行的，并 不能同时完成测量，这样实现不了实时性。

发明内容

本发明的实施例提供了一种实时测量物体变形的方法和系统，能够采用 双波长的方式实时测量物体的变形。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种实时测量物体变形的方法，包括：

选取波长不同的两个激光器作为光源；

将所述两个激光器的两束激光经第一半透半反镜调整至共路，使得所述 两束激光合成一束激光，并照射到空间滤波器；

所述一束激光经过所述空间滤波器的滤波和扩束，照射到第二半透半反 镜；

扩束后的所述激光经所述第二半透半反镜，形成透射光和反射光；

所述透射光照射在被测物上，经所述被测物反射，并被第二半透半反镜 反射后，经过成像镜头照射至电荷耦合元件CCD摄像头；

所述反射光照射在参考物上，经所述参考物反射，并被所述第二半透半 反镜透射，经过所述成像镜头照射至所述CCD摄像头；

照射至所述CCD摄像头的两束光重合产生干涉，在所述CCD摄像头上生成 干涉图；

调整所述第二半透半反镜的角度，使得所述干涉图中的两个波长的条纹 互相平行；

根据所述干涉图，计算得到所述被测物的基于时间的形变量。

所述根据所述干涉图，计算得到所述被测物的基于时间的形变量的步骤 包括：

根据所述干涉图，选择与所述干涉图波形相应的一小波基；

根据所述小波基，对所述干涉图进行小波变换，算出小波脊；

根据所述小波脊，获得相应的截断相位图，继而进行相位展开，获得所 述被测物的基于时间的相位变化量；

根据所述被测物的基于时间的相位变化量，生成所述被测物的基于时间 的形变量。

所述波长不同的两个激光器中，一个所述激光器发射蓝色光，另一个所 述激光器发射绿色光。

一种实时测量物体变形的系统，包括：波长不同的两个激光器、第一半 透半反镜、空间滤波器、第二半透半反镜、参考物、成像镜头、电荷耦合元 件CCD摄像头、处理器；

所述两个激光器用于，作为光源，发射波长不同的两束激光；