傅里叶变换轮廓术高度测量误差修正与坐标混淆分析

"傅里叶变换轮廓术是利用主动投影光栅测量物体表面三维形貌的一种技术，通过对比变形光栅的相位差来获取高度信息。然而，由于发散照明光路的影响，测量出的高度坐标可能存在误差，需要理论修正。文章通过理论分析解释了这种由坐标混淆导致的误差，并提出了一级修正方案。实验部分采用了红绿双色条纹技术，结合Matlab软件进行了误差的定量分析，以提高测量精度。" 傅里叶变换轮廓术是一种广泛应用的三维形貌测量技术，其核心原理是利用光学投影系统将结构条纹投射到物体表面，然后分析物体表面反射或透射回来的变形光栅图像。由于光的发散特性，在实际测量过程中，从不同位置测量的高度与坐标之间的关系并非严格线性，这会导致高度测量的坐标混淆问题。这种混淆主要源于光路的非平行性和空间频率的不均匀性，使得同一高度在不同的位置对应不同的坐标。 文章深入探讨了这个问题，指出当采用发散光源时，光栅的相位变化不再与物体表面的高度严格对应，导致测量结果中的坐标误差。为了解决这个问题，作者提出了一个一级修正模型，该模型基于光路的几何特性，对测量数据进行校正，以恢复真实的高度分布。这种修正方法考虑了光路的发散特性，可以有效地减小因坐标混淆引起的测量误差。 实验部分，研究人员采用了红绿双色条纹技术，这是一种增强测量精度的方法，通过红绿两种颜色的光栅条纹叠加，可以得到更丰富的相位信息，从而提高高度测量的分辨率。同时，利用Matlab软件进行数据处理，对实验数据进行傅里叶变换和相位解缠，进一步分析和量化了坐标混淆导致的误差，验证了理论修正的有效性。 该研究揭示了傅里叶变换轮廓术在实际应用中面临的坐标混淆问题，并提出了一种修正策略，这对提高该技术的测量精度具有重要意义。此外，结合红绿双色条纹技术和Matlab的数据分析，为解决此类误差提供了一个实用的解决方案，对于提升光学测量系统的性能和可靠性有着重要的参考价值。