[发明专利]数字全息干涉和变频率投影条纹复合测量系统及方法

权利要求书

1.一种数字全息干涉和变频率投影条纹复合测量系统，其特征在于：该复合测量系统包括数字全息干涉测量装置以及条纹产生光学装置，所述数字全息干涉测量装置为连续变角度数字全息干涉测量装置或变波长数字全息干涉测量装置，条纹产生光学装置与数字全息干涉测量装置的计算机相连，利用条纹产生光学装置、数字全息干涉测量装置的CCD摄像机以及所述计算机组成多步变频率投影条纹测量装置。

2.根据权利要求1所述一种数字全息干涉和变频率投影条纹复合测量系统，其特征在于：所述条纹产生光学装置为投影仪。

3.根据权利要求1所述一种数字全息干涉和变频率投影条纹复合测量系统，其特征在于：所述复合测量系统还包括光开关，光开关设置于数字全息干涉测量装置的激光器与光纤分束器之间。

4.一种如权利要求1所述数字全息干涉和变频率投影条纹复合测量系统的测量方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）粗测量：利用多步变频率投影条纹测量装置对待测物体进行测量，得到待测物体的低精度的面型信息；

2）经过步骤1）后，利用连续变角度数字全息干涉测量装置或变波长数字全息干涉测量装置，得到待测物体的包裹相位值，将包裹相位值的余弦相加得到搜峰函数；

3）精测量：根据步骤1）所得面型信息对搜峰函数进行函数峰值搜索，获得待测物体的高精度的面型信息。

5.根据权利要求4所述一种数字全息干涉和变频率投影条纹复合测量系统的测量方法，其特征在于：所述步骤3）的具体步骤为：a）根据步骤1）所得面型信息中对应于待测物体最高点的高度值，确定待测物体上点D₁的函数峰值搜索范围，然后计算在函数峰值搜索范围内点D₁的搜峰函数取得极大值时对应的自变量的值，分别计算自变量的值与步骤1）所得面型信息中对应于点D₁的高度的绝对误差，绝对误差最小时对应的自变量的值即为待测物体上点D₁的精确高度；b）对待测物体上每一点按照步骤a）获取对应的精确高度。

6.根据权利要求4所述一种数字全息干涉和变频率投影条纹复合测量系统的测量方法，其特征在于：所述步骤3）的具体步骤为：a）根据步骤1）所得面型信息中对应于待测物体上点D₁的高度，确定点D₁的函数峰值搜索范围，然后在函数峰值搜索范围内对点D₁的搜峰函数进行函数峰值搜索，得待测物体上点D₁的精确高度；b）对待测物体上每一点按照步骤a）获取对应的精确高度。

7.根据权利要求6所述一种数字全息干涉和变频率投影条纹复合测量系统的测量方法，其特征在于：所述函数峰值搜索范围为（H-x,H+x），其中x为搜峰阈值，x取值为搜峰函数的周期半宽，H表示步骤1）所得面型信息中对应于点D₁的高度。

8.根据权利要求4所述一种数字全息干涉和变频率投影条纹复合测量系统的测量方法，其特征在于：所述搜峰函数表示为：

对于连续变角度数字全息干涉测量装置，搜峰函数如式（1）所示：

S(h)=|1K1Σk=1K1exp{[2π(h-hcosθk)λ+Φ(θk)-Θ(θk)]×i}|---(1)]]>

式（1）中，S(h)为物体上某点多幅干涉图合成的相对强度，h为物体的高度，λ为激光器波长，θ_k为第k个变化的角度，Φ(θ_k)和Θ(θ_k)分别为第k个角度下对应的底板干涉图和物体干涉图，i表示复数单位，一共采用K₁个角度；

对于变波长数字全息干涉测量装置，搜峰函数如式（2）所示：

S(h)=|1K2Σk=1K2exp[4πhλk-Θ(k)]·i|---(2)]]>

式（2）中，S(h)为物体上某点多幅干涉图合成的相对强度，h为物体的高度，λ_k为激光器变化的第k个波长，Θ(k)为第k个波长下对应的物体干涉图，一共采用K₂个波长。