[发明专利]一种实时云纹干涉图高速相位提取系统及提取方法

说明书

本发明提出一种实时云纹干涉图高速相位提取系统，包括相位测量系统和控制模块，所述测量系统包括激光器、分光耦合器、相移器、隔振平台、底座、平移台、多维调节加载架、试件放置台、云纹干涉光路结构、可调节支杆、图像采集模块；所述控制模块与图像采集模块电连接；激光器、分光耦合器、相移器、底座设置于所述隔振平台上，平移台设置于底座上，多维调节加载架设置于平移台上，试件放置台设置于多维调节加载架上，激光器通过分光耦合器与云纹干涉光路结构连接，云纹干涉光路结构设置于试件放置台的上方空间；移相器与试件放置台连接；激光器发出的光经过云纹干涉光路结构后照射到待测试件表面，由待测试件反射至图像采集模块中。

技术领域

本发明涉及光学测量领域，具体涉及一种实时云纹干涉图高速相位提取系统及提取方法。

背景技术

在现代光测技术中，云纹干涉法是一种非接触式测量面内位移和应变场的方法，常制作或复制高灵敏度云纹光栅，以作为试件表面变形的传感载体进行测试。对于云纹干涉图的相位提取是光学测量中数字化处理的重要环节，采用相移干涉技术进行相位提取，不需要进行条纹中心定位和条纹级数确定，可直接得到云纹干涉图上各点的相位分布，该技术以其高精度、高重复性等优势，被广泛应用于复合材料残余应力测量、物体表面形变的测量、光学元件表面测量等光学测量领域。传统的相位提取技术多采用通用处理器或专用DSP芯片实现，原理较复杂、稳定性较差，且不能满足高精度大容量数据高速处理的要求。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种实时云纹干涉图高速相位提取系统及提取方法。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种一种实时云纹干涉图高速相位提取系统，该提取系统包括相位测量系统和控制模块10，所述测量系统包括激光器2、分光耦合器3、相移器4、隔振平台1、底座15、平移台16、多维调节加载架17、试件放置台5、云纹干涉光路结构6、可调节支杆7和图像采集模块8；所述控制模块与所述图像采集模块电连接；

所述激光器2、分光耦合器3、相移器4、底座15设置于所述隔振平台1上，所述平移台16设置于底座上，所述多维调节加载架17设置于平移台上，所述试件放置台5设置于多维调节加载架17上，所述激光器2通过所述分光耦合器3与所述云纹干涉光路结构6连接，所述云纹干涉光路结构6设置于所述试件放置台5的上方空间；所述移相器4与所述试件放置台5连接；

激光器2发出的光经过云纹干涉光路结构后照射到待测试件表面，由待测试件反射至图像采集模块8中。

可选地，所述云纹干涉光路结构6包括光纤分光器60、场镜61、第一反射镜62、第二反射镜63、第三发射镜64、第四反射镜65、第一激光耦合器66、第二激光耦合器67、第一准直镜68、第二准直镜69，

所述光纤分光器60将激光发射器发射的光分成两路，其中一路光依次经所述第一激光耦合器66、第四反射镜65、第二准直镜69、第二反射镜63照射到所述待测试件18表面；另一路光依次依次经所述第二激光耦合器67、第一反射镜62、第一准直镜68、第三反射镜64照射到所述待测试件18表面上。

可选地，所述图像采集模块为COMS相机。

可选地，所述控制模块为FPGA。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种实时云纹干涉图高速相位提取方法，包括：

放置待测试件于云纹干涉光路结构的测试位置，对待测试件进行测试；

通过相移器实现相移操作，控制四次相移量依次为0、π/2、π、3π/2；

由FPGA控制CMOS相机，捕获对应四次相移的四幅云纹干涉图，并对云纹干涉图像进行数字化处理；

所采集到的四幅云纹干涉图，其对应的四次相移量依次为0、π/2、π、3π/2，则其对应的光强分布分别可表示为：