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专利名称：光学三维轮廓测量中正弦光栅的设计的制作方法
技术领域：
本发明涉及光学三维轮廓测量领域，特指正弦图样的投影光栅。
背景技术：
非接触光学三维轮廓测量技术被广泛应用在CAD/CAM、逆向工程、快速原型及虚拟现实等领域中，其研究方法主要有莫尔轮廓术、位相测量轮廓术、傅里叶变换轮廓术和空间位相检测等，上述的轮廓测量方法都需要向物体表面投射正弦图样，因而，正弦光栅的设计是保证三维轮廓测量精度的必要条件。

发明内容
本发明使用空间维均值宽度调制的方法设计正弦光栅，即使用高频方波作为载波调制正弦波，空间维均值宽度调制是将正弦波=的[-Γ/2 JV2区间分为长度相等的2况个区间，以原点为起点对区间进行编号，编号为-，各个区间与轴的交点为>%-!>% X-N,则第号区间可以表示为1>^_1巧_1 ,第-J号区间可以表示为irt，如果方波高度为E，则调制后的第个
脉冲在时间轴上的起点5、终点6-和波形宽度可以表示为
4y-3 AT J-IJ
r, ----T--(cos--λ-cos—η)(I)
J m 4πΕ NN
4j —I, jj 、
Mi = — ——-T----fens-*·—jr—ois—jrt(2)
J SiV 4πΕ NN
5J =eJ rJ(3)
按照均值宽度调制调制原理第个脉冲在时间轴上的起点终点和么j分别为 Fj- = - . , ILj- = -Tj , =Sj。经空间维均值宽度调制后可形成的不等间距二进制条纹，使
用该二进制条纹刻制光栅，将该光栅应用到光学三维轮廓测量工程技术中，由于该光栅经镜头向被测物体表面可以投射明暗对比度较高的正弦图样，因此，可以保证三维轮廓测量工程中对精度的要求。


图I空间维均值宽度调制后的二进制波形与正弦波图2正弦光栅
图3正弦光栅频谱。
具体实施方式
以下结合附图和具体实例对本发明做进一步详细说明，如图I所示，一个周期的正弦波，它的周期Γ = 2 τ , Λ =VT，方波的频率=2JTo , N为任意正整数，图I中取 N = 5, 0<J<N，则每个方波在*轴上的起点和终点如下
rj -
ej=1:0 5390,1.2246.1.8824,2.4812,3.0323]
δj=
宽度δj没有包含从O到r1和e5到π的宽度，则应在δj中加入这两个宽度值，用δj表示加入从0到r1和e5到π的宽度，即
Sj =^1093,0 4097,036410-6232,05642:0-4097,0093] , 且ˉδj=ˉδ-j。如图2是在长度[-π,π]上生成间距为ˉδj和ˉδ-j二进制条纹并刻制出的光栅。如图3为该光栅的频谱分析，由傅里叶变换公式
权利要求
1.一种使用空间维均值宽度调制法设计正弦光栅的方法，其方法是使用高频方波作为载波来调制正弦波，方波的频率要高于被调制的正弦波，则可以生成不等间距的二进制条纹，利用该二进制条纹刻制光栅。
2.使用权利I提出的空间维均值宽度调制方法进行光栅设计，并将光栅应用于光学三维轮廓测量工程技术中。
全文摘要
在光学三维轮廓测量方法中需要向物体表面投射正弦光栅,本发明公开一种使用空间维均值宽度调制方法设计正弦光栅。包括使用空间维高频方波作为载波对正弦波进行调制，要求方波的频率高于正弦波的频率，正弦波经过空间维均值宽度调制后可生成空间的二进制条纹，按照该二进制条纹刻制出光栅，分析该光栅的频谱得出结论，即该光栅对高于基频的各次谐波均有良好抑制的效果，则该光栅经镜头可以向被测物体表面投射高质量的正弦图样，解决了光学三维轮廓测量中正弦光栅的设计问题，保证了光学三维轮廓测量的精度。
文档编号G01B11/25GK102589477SQ20121003193
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月14日 优先权日2012年2月14日
发明者乔付, 刘忠艳, 周波 申请人:乔付