致   谢 32

参 考 文 献 33

1  绪论

1。1  本课题的研究背景及意义

在现代工业生产中，光学测量方法展现了重大的意义和良好的应用前景，包括在机器视觉、实物仿形、工业检测和生物医学等领域[1,2。3。4]。传统的机械接触式测量因为时间长、精度低和可能会对精密器件造成不必要的损坏等缺点而亟需一种新的方法来代替。随着计算机技术、光学和光电子技术等基础技术的发展，光学三维测量的实际运用有了先决条件，越来越多的学者开始研究光学三测量[5]。文献综述

由于光学三维[6]测量可以解决许多传统测量的问题，所以引入这项技术对于推动工业改革和实现工业进步有很大的帮助。例如，在工业产品的尺寸测量中，如果使用光学测量[7]的方法，将大幅提高测量精度，从而实现个性化定制的需要；在文物保护方面，使用光学方法可以实现无损的测量和修复工作。而基于波长移相的光纤投影三维轮廓[8]测量因为其体积小、抗电磁辐射能力强和灵敏度高的优点而被学者广泛的研究。

1。2  本课题的国内外发展现状

1。3  本文主要研究内容

本文主要的研究内容是如何利用波长移相实现光纤投影测量物体表面三维轮廓，主要包括理论学习和实物实验。

（1）首先介绍光纤干涉理论,从杨氏干涉理论出发，推导出双光纤干涉的光强分布和条纹形状等。

（2）通过四步移相法得到物面上每一点的相位值，然后推导相位和高度之间的关系，对物体的表面貌进行复原。

（3）对电流和波长移相进行标定，得到电流-波长之间的拟合关系，确保实验时每次可以精确移相。

（4）利用以上的理论，进行实物测量，先检测表面形状已知的椎体，检验该方法的测量精度，然后测量面型比较复杂、粗糙的石膏像，给出复原后的图形，并进行误差分析和该方法的总体评价。

2  光纤干涉技术

本文是利用两束保偏光纤投射激光进行干涉，在物体表面产生干涉条纹，通过CCD相机接收包含物面高度信息的调制后的条纹图，因此，对于干涉场的研究是必要的。因为光纤纤芯的直径在8左右，所以两光纤束的干涉场可以用两点光源干涉近似。

2。1  两点光源干涉

由于光纤纤芯直径很小，只有10左右，因此，两束光纤可以运用点光源的干涉原理，如图2。1所示。因为光纤干涉是基于点光源的干涉理论，其实就是由杨氏干涉的理论推导出的，下面，就从杨氏双缝干涉来研究光纤干涉。

a）等光程差面                      b）不同位置的条纹形状

图2。1两相干点光源的干涉场

有两种方法可以将一列波分成两列波，分别是分振幅法和波前法。杨氏双缝干涉实验就是通过分波前法产生干涉的最著名实验。其实验装置如图2。2所示，小孔S受单色光源照明，光波经射出，照射对称的小孔和，因为从这两个孔出射的光波是来自同一个光波，所以是相干光波。根据惠更斯理论，和是两个次级扰动中心，并向前发射次级球面波，形成干涉光场。在较远的地方可以通过观察屏看到一组几乎平行的直条纹。但是，由于、和的孔径很小，条纹亮度很暗，因此，在实际运用中，将小孔由狭缝代替。随着激光的产生，因为激光的亮度高、相干性好，所以，可以直接用激光器照射两个小孔，这样就可以得到很明显的一组直条纹，如图2。3所示。来;自]优Y尔E论L文W网www.youerw.com +QQ752018766-