压一致，另一个压电陶瓷驱动器电压不同，共得到N幅干涉图，其中最后一帧干涉 图的条纹数大于10;
[0034] 3-2)干涉仪探测接收N幅干涉图，并将其传入计算机；
[0035] 3-3)计算机通过相倾干涉算法恢复待测件的被测相位。
[0036] 在相移测量模式下，通过平移参考参考镜25对干涉相位进行等间隔平移，移动量 为η/2。通过四步相移法恢复被测相位，即：
【主权项】
1. 一种相移及相倾可切换双模式干涉测量装置，其特征如下：包括干涉仪[26]，参考 镜[25]，参考镜位移调整装置和计算机[3]，位移调整装置设置在干涉仪[26]光线出射口 前端，干涉仪[26]与计算机[3]连接；位移调整装置包括第一压电陶瓷驱动器[21]、第二 压电陶瓷驱动器[22]、第三压电陶瓷驱动器[23]和参考镜夹持结构[24];参考镜夹持结构 [24]为环形结构,参考镜[25]放置在参考镜夹持结构[24]的圆环中心,第一压电陶瓷驱动 器[21]、第二压电陶瓷驱动器[22]、第三压电陶瓷驱动器[23]均匀对称分布在参考镜夹持 结构[24]的外环圆周上。
2. 根据权利要求1所述的相移及相倾可切换双模式干涉测量装置，其特征如下：第二 压电陶瓷驱动器[22]和第三压电陶瓷驱动器[23]水平等高，或第一压电陶瓷驱动器[21] 和第二压电陶瓷驱动器[22]水平等高，或第一压电陶瓷驱动器[21]和第三压电陶瓷驱动 器[23]水平等高。
3. -种基于权利要求1所述的相移及相倾可切换双模式干涉测量装置的测量方法，其 特征在于，步骤如下： 步骤一：判断待测件所处的测量环境是否存在机械振动，若没有机械振动，进入步骤 二；若存在机械振动，进入步骤三； 步骤二：在相移测试模式下： 2-1)干涉仪射出干涉光线，位移调整装置对参考镜位置进行等间隔平移调整，即相移 步进，得到四幅相移干涉图，每一幅干涉图的相移量均为π/2 ; 2-2)干涉仪探测接收四幅相移干涉图，并将其传入计算机； 2- 3)计算机利用四步相移算法恢复待测件的被测相位； 步骤三：相倾测试模式下： 3- 1)干涉仪射出干涉光线，位移调整装置共步进N步，其中Ν>6,前N-I步参考镜进行 相移步进，第N步时，改变参考镜[25]倾斜角度，即三个压电陶瓷驱动器中两个压电陶瓷驱 动器电压一致，另一个压电陶瓷驱动器电压不同，共得到N幅干涉图，其中最后一帧干涉图 的条纹数大于10 ; 3-2)干涉仪探测接收N幅干涉图，并将其传入计算机； 3-3)计算机通过相倾干涉算法恢复待测件的被测相位。
4. 根据权利要求2所述的相移及相倾可切换双模式干涉测量装置的测量方法，其特征 在于：步骤三中相倾干涉算法如下： 第一步，参考镜前N-I步进行相移步进，干涉仪中的探测器得到的干涉图像In(x，y)可 表示为： In(x，y)=a(x，y)+b(x，y)cos(<i)(x，y)+Pn(x，y))，n=l，2，· · ·，Ν_1 第N步进行对参考镜进行倾斜调整，增大参考镜的倾斜角度，使探测器得到的干涉图 条纹数大于10,作为参考图像，参考图像的条纹图像灰度分布I (X，y)表示为： I (x, y) =a (x, y) +b (x, y) cos ( Φ (x, y)) 其中，平面倾斜引入的相位变化？11(1，7) = 〇1^+01^+^11，€[11，011，￥ 11为倾斜平面参数， n为获得的第n幅干涉图像的序号；a(x，y)表示干涉条纹背景分量，b(x，y)表示干涉条纹 调制度，Φ (X，y)表示待求的相位分布，（X，y)为图像的像素坐标； 第二步，利用Radon变换确定α η, β n, Y n，即： 1) 将第N-I幅干涉图像减去参考图像，得到图像Dn(x，y): Dn (x, y)=In(x, y)-I (x, y) =-2b(x, γ)8?η((Φ (x, y)+Pn(x, y)/2) sin(Pn(x, y)/2) 2) 对相减得到的图像Dn(x，y)进行二值化处理得到图像D' n(x，y):
3) 对图像D' n(x，y)进行Radon变换得到P - Θ变换域数据： Rn(p,9)=// S2Din(x, y) δ (p-XCOS Θ-ysin Θ )dxdy 其中，Ω表示要计算的图像区域，δ为函数，p为坐标原点〇到空间投影直线的距 离，坐标原点0位于图像的中心，Θ为X轴与直线OA的夹角；经过Radon变换后，图像 D' n(x，y)中的每条直线在P-θ变换域中形成一个峰值，通过检测最大峰值所对应的角 度θη、最大峰值点到水平轴的距离P n，以及相邻峰值点的间隔dn，利用以下的公式可以确 定倾斜平面参数： αη=2π |cos 0j/dn β n=S O/2-θ n) · 2 31 sin Θ n/dn Yn=-anPnC〇S θη-βηρη8?η θη 第三步，利用最小二乘法确定相位Φ (X，y)，即： a) 令 C0 (X，y) =a (X，y)，Ci (X，y) =b (X，y) cos ( Φ (X，y))，C2 (X，y) =-b (X，y) sin ( Φ (X，y)) 〇 得到： In=C0 (x, y) +C1 (x, y) cosPn+c2 (x, y) sinPn b) 由实际采集得到的干涉图序列表示为1' n(x，y)，则干涉条纹光强的平方根误差和 为： N-I S = YjUii-O2 n~] C)由最小二乘法原理得到： C=A-1B 其中， C= [c〇 (x, y) C1 (x, y) C2 (x, y) ]τ
确定参数CtlU, y)、C1U, y)和c2 (x, y)后，利用以下公式确定待求相位：
【专利摘要】本发明提供相移及相倾可切换双模式干涉测量装置及方法，涉及光干涉计量测试领域，方法步骤为：首先，在干涉仪的参考镜处安装位移调整装置，可对参考镜进行平移或者倾斜调整。其次，干涉仪采用相移和相倾测试两种模式。在相移测试模式下，位移调整装置对参考镜位置进行等间隔平移调整，得到四幅相移干涉图，每一幅干涉图的相移量均为，干涉仪探测接收干涉图，并将其传入计算机，利用四步相移算法恢复待测件的被测相位；在相倾测试模式下，位移调整装置对参考镜进行推进以及倾斜调整，干涉仪探测接收大于6幅干涉图，并将其传入计算机，通过相倾干涉算法恢复待测件的被测相位。本发明结构简单，可在振动测量环境下得到高精度的干涉测量信息。
【IPC分类】G01J3-45, G01J9-02
【公开号】CN104634459
【申请号】CN201310548644
【发明人】李建欣, 刘成淼, 郭仁慧, 沈华, 马骏, 朱日宏, 陈磊, 何勇, 高志山, 王青
【申请人】南京理工大学
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2013年11月7日