【摘 要】
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本文进行了彩色共聚焦技术用于物体表面三维形貌测量的研究。详细分析了彩色共聚焦的测量原理,设计了彩色共聚焦系统的关键光学元件-色散物镜,并成功搭建了彩色共聚焦形貌测
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本文进行了彩色共聚焦技术用于物体表面三维形貌测量的研究。详细分析了彩色共聚焦的测量原理,设计了彩色共聚焦系统的关键光学元件-色散物镜,并成功搭建了彩色共聚焦形貌测量系统,并将其用于测量和复原物体表面微观三维形貌;使用了彩色相机替代光谱仪,作为彩色共聚焦系统的数据接收装置,更有益于工业化使用;配合数字微镜器件(digital micro-mirror devices,DMD)的研究,为并行彩色共聚焦技术的研究打下基础。本文主要研究内容如下:(1)分析彩色共聚焦技术的基本原理,分析影响系统性能的主要因素。根据任务需求,设计系统关键元件-色散物镜,在合理选择硬件的基础上,搭建了一套彩色共聚焦三维形貌测量系统,该系统在4倍物镜下,测量精度达到亚微米级,测量范围达到1100μm。(2)为节约系统成本,及利于系统集成,使用彩色相机替代光谱仪,作为彩色共聚焦数据的采集装置。针对彩色相机图像颜色的轴向信息标定难题,提出了颜色转换算法,并完成了测量系统的图像处理和数据处理算法设计。(3)利用搭建的彩色共聚焦三维形貌测量系统进行实验研究。通过标定实验,验证了颜色转换算法的准确度;通过台阶高度实验,验证了该系统的轴向测量能力;通过硬币表面的形貌还原实验,验证了对物体表面三维形貌的复原能力;结合DMD完成了并行彩色共聚焦测量实验,验证了彩色相机和颜色转换算法用于并行彩色共聚焦技术的可行性。
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