二维达曼光栅在物体三维轮廓测量中的应用研究

"基于二维达曼光栅的物体三维轮廓测量研究" 本文主要探讨了一种新型的三维轮廓测量技术，该技术以二维达曼光栅（Dammann grating）为核心。达曼光栅是一种特殊的衍射光学元件，它能够在单个平面上产生多个衍射光束，这些光束在特定的角度分布，可以用于创建复杂的光场，进而实现对物体表面的精细三维测量。 传统的三维轮廓测量方法主要包括数字投影技术和基于衍射光学元件的投影方法。数字投影通常利用结构光投射到物体表面，通过分析物体对光的遮挡或反射来获取形状信息。这种方法虽然广泛应用，但可能存在精度限制和设备体积较大的问题。另一方面，衍射光学元件投影技术利用衍射光的特性来获取物体深度信息，然而，这些方法往往需要复杂且昂贵的设备。 基于二维达曼光栅的三维轮廓测量术则克服了上述部分局限性。该技术结合了达曼光栅的多角度衍射特性，能够生成多个同时投射的光束，这些光束在物体表面形成干涉图案，通过解析这些图案的变化，可以精确地计算出物体的三维轮廓。这种方法的优势在于其便携性、小型化的设计，以及较高的信噪比，这使得它在手持测量和现场应用中非常有潜力。此外，由于达曼光栅的成本相对较低，这种测量技术也具备经济优势。 在光学工程领域，尤其是在机器人、制造业、生物医疗、航空航天以及考古等领域，精确的三维轮廓信息至关重要。例如，在机器人操作中，准确的三维信息有助于实现精确的抓取和定位；在制造业中，它可以用于检测产品质量和尺寸；在生物医疗中，它可以帮助进行精确的手术规划和医疗设备设计；在航空航天中，三维测量技术应用于飞行器表面检查和结构健康监测；而在考古学中，它可以非侵入性地记录和分析文物的形状和细节。 本文的作者韦盛斌在导师周常河研究员的指导下，进行了深入的研究，完成了这篇博士学位论文。论文不仅详述了基于二维达曼光栅的三维轮廓测量理论和技术，还可能涵盖了实验验证和实际应用案例，展示了这一技术的可行性和实用性。通过这项研究，韦盛斌为光学工程领域的三维测量技术提供了新的解决方案，为未来更便捷、高效和经济的三维轮廓测量奠定了基础。