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基于莫尔条纹法的扭转测量技术研究

作　者: 李向荣
导　师: 乔彦峰
学　校: 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）
专　业: 光学工程
关键词: 扭转角莫尔条纹条纹倾角条纹宽度图像处理
分类号: O348.1
类　型: 博士论文
年　份: 2006年
下　载: 462次
引　用: 5次
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内容摘要

纵向挠曲和横向挠曲测量技术已比较成熟,本文是为解决扭转测量技术而提出。提出用双光栅干涉产生的莫尔条纹进行扭转角的测量,发展了莫尔条纹的常规应用。推导出扭转角测量的两个原理公式,其一是根据莫尔条纹的宽度变化求扭转角,另一是根据莫尔条纹的倾角变化求扭转角。前者与测量坐标系无关,后者与双光栅在测量坐标系中的位置有关,推导出双光栅在测量坐标系中任意位置的统一公式。对两个测量原理公式进行了仿真验证。对测量精度和测量分辨率进行了分析,介绍了亚像素细分的常用方法,给出了适合于本文的细分方法。为求莫尔条纹的宽度和倾角,需对莫尔条纹进行图像处理。首先对莫尔条纹分别进行空域和频域预处理。空域预处理选用中值滤波对图像去噪。频域预处理是用快速傅立叶变换将图像进行频域变换,选取频域滤波器进行滤波去噪。对图像进行二值和细化处理,得到莫尔条纹的中心线。区别于莫尔条纹在传统测量领域中的信息提取方法,根据莫尔条纹的宽度变化和倾角变化求扭转角这一测量原理,利用最小二乘法拟合和距离比值法两种方法求莫尔条纹的倾角和宽度,并给出求解中需要注意的关键问题。对提出的测量方法进行了验证。莫尔条纹越粗时,测量精度越高,在实验允许的条件下,得到的最高测量精度为1.2″。实验结果表明本论文提出的测量方法可行,测量精度可靠。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-12
第1章绪论  12-28
  1.1 扭转角测量的意义  13-15
  1.2 测量角度的常用方法  15-19
  1.3 扭转角测量方法  19-25
  1.4 扭转角各测量方法比较  25-26
  1.5 研究对象及研究内容  26-28
第2章纵向挠曲和横向挠曲测量研究  28-34
  2.1 自准直测角原理  28-29
  2.2 自准直原理的应用  29-31
  2.3 自准直仪发展背景及现状  31-32
  2.4 自准直法测量挠曲的实现  32-34
第3章扭转角测量原理  34-66
  3.1 莫尔条纹  34-41
  3.2 莫尔条纹测量扭转角的原理  41-45
  3.3 莫尔条纹测量扭转角原理的仿真验证  45-46
  3.4 测量精度分析  46-50
  3.5 影响测量误差的其它因素  50-51
  3.6 测量角分辨率分析  51-54
  3.7 提高测量分辨率的方法  54-66
第4章莫尔条纹图像处理  66-89
  4.1 莫尔条纹的预处理  67-76
  4.2 二值与细化处理  76-80
  4.3 扭转角求解方法  80-82
  4.4 最小二乘法求条纹倾角和宽度  82-84
  4.5 距离比值法求条纹倾角和宽度  84-89
第5章扭转角测量实验研究  89-109
  5.1 实验设备及方案  89-91
  5.2 实验过程  91-96
  5.3 实验数据处理方法  96-98
  5.4 实验结果  98-109
第6章总结与展望  109-111
  6.1 总结  109-110
  6.2 展望  110-111
参考文献  111-119
博士期间发表的论文  119-121
致谢  121-122
个人简历  122

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