在测量系统中,CCD的非线性效应会影响复杂光学三维面形的测量精度,针对这一问题,提出采用双频光栅投影消除CCD的非线性效应以提高测量精度.首先,分析了CCD非线性效应对三维面形测量的影响,给出了该情况下出现频谱混叠的解析推导和物理解释.然后,讨论了CCD非线性效应下的双频光栅测量原理,分析了此时变形条纹的光强分布及其经傅立叶变换后得到混叠频谱的原理.最后,给出了由等效波长来衡量测量精度的方法,推出了使用双频光栅投影测量三维面形高度信息的基本公式,并进行了理论分析.对最大绝对值与平均绝对值分别为24.3181 mm和1.0839 mm的物体进行仿真分析,测量值与实际值之间的最大绝对高度误差与平均绝对高度误差分别为0.8950 mm和0.0622 mm,提高双频光栅基频后,其对应值分别减小为0.3710 mm和0.0232 mm;在实验结果显示,当双频光栅的基频都增加2.5倍后,频谱中的基频与高级频谱间分离较好,测量精度提高.因此,采用双频光栅投影消除CCD非线性效应具有较强的实用性和很好的发展前景.
三维面形测量 双频光栅 CCD非线性效应 频谱混叠 测量精度