[发明专利]一种高温熔融态金属表面形貌动态测量装置及方法

权利要求书

1.一种高温熔融态金属表面形貌动态测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：采用基于紫外光源的照明投影系统向被测物体表面投射标准条纹图像，实时获取被测物体表面上的调制图像；

S2：对所述调制图像进行三维傅里叶变换，并根据所述调制图像对应的基频频谱信息，进行滤波，得到物体的面形调制频谱，再通过三维逆傅立叶变换，获取到所述调制图像的截断相位数据；

S3：基于所述调制图像的截断相位数据，并以空间相位展开的初值状态为基础，利用时间轴上相位的连续性关系将后续截断相位进行相位展开，得到被测物体的相位数据；

S4：利用预先建立的物体相位-高度映射关系，根据被测物体的相位数据，获取被测物体的高度数据，从而得到被测物体表面的点云数据；

其中，所述S3中，设测量后第t幅所述调制图像在坐标处的截断相位为，对于同一坐标计算相邻两幅所述调制图像的相位差与的倍数：

其中，为第t-1幅所述调制图像在坐标处的截断相位，为相邻两幅所述调制图像的相位差；为倍数；如果前后两幅调制图像的相位差＜1，则后一时刻在空间截断相位展开过程亦不能相差，为可靠展开相位点，反之，若≥1，则删除该点作为不可靠的展开相位点。

2.如权利要求1所述的高温熔融态金属表面形貌动态测量方法，其特征在于，根据不同的标定参数建立所述物体相位-高度映射关系，所述物体相位-高度映射关系为：

其中，为相机图像坐标，表示图像上每一个像素点对应的测量空间内已知位置的平面上的点相对于参考平面的高度差，为对应点的相位差，其中，为标定参数，用于表征参考平面上各点相对于基准平面的相位差与高度差之间映射系数。

3.如权利要求1或2所述的高温熔融态金属表面形貌动态测量方法，其特征在于，所述基于紫外光源的照明投影系统为配置了紫外光源的柯拉照明投影系统。

4.如权利要求3所述的高温熔融态金属表面形貌动态测量方法，其特征在于，所述柯拉照明投影系统还包括：与所述紫外光源相连接的匀光棒结构。

5.如权利要求3所述的高温熔融态金属表面形貌动态测量方法，其特征在于，所述柯拉照明投影系统采用每毫米4线的光栅。

6.如权利要求3所述的高温熔融态金属表面形貌动态测量方法，其特征在于，所述柯拉照明投影系统采用320nm中心波长照明光源。

7.一种高温熔融态金属表面形貌动态测量装置，其特征在于，包括：

基于紫外光源的照明投影系统，用于向被测物体表面投射标准条纹图像；

成像相机，用于拍摄被测物体表面形成的调制图像；

数据处理模块，用于对所述调制图像进行三维傅里叶变换，并根据所述调制图像对应的基频频谱信息，进行滤波，得到物体的面形调制频谱，再通过三维逆傅立叶变换，获取到所述调制图像的截断相位数据；基于所述调制图像的截断相位数据，并以空间相位展开的初值状态为基础，利用时间轴上相位的连续性关系将后续截断相位进行相位展开，得到被测物体的相位数据；以及，利用预先建立的物体相位-高度映射关系，根据被测物体的相位数据，获取被测物体的高度数据，从而得到被测物体表面的点云数据；

其中，所述利用时间轴上相位的连续性关系将后续截断相位进行相位展开，包括：设测量后第t幅所述调制图像在坐标处的截断相位为，对于同一坐标计算相邻两幅所述调制图像的相位差与的倍数：

其中，为第t-1幅所述调制图像在坐标处的截断相位，为相邻两幅所述调制图像的相位差；为倍数；如果前后两幅调制图像的相位差＜1，则后一时刻在空间截断相位展开过程亦不能相差，为可靠展开相位点，反之，若≥1，则删除该点作为不可靠的展开相位点。