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随着计算机技术、电子技术及现代光学技术等技术的迅速发展,非接触式测量技术也相应的得到了很大的发展。非接触式形貌测量技术具有测量速度快、分辨率高、无损耗、高精度、非接触、适应性强、自动化程度高和成本低廉等一系列优点,因此在辅助设计、数控加工技术、产品质量检测、工业快速成型、人体测量、医学诊断、以及建筑、桥梁、隧道等大型基础设施检测等诸多领域获得了广泛的应用和发展。基于条纹投影的傅立叶变换轮廓术由于具有单帧获取、高分辨率等优点,已经成功用于动态过程的面形测量,并取得了较快的发展。
本文从基本理论、条纹间距的计算等方面,对FTP应用于动态过程的测量进行了分析和讨论。并将FTP测量方法应用到飞行物水平姿态角的测量中,从理论基础、实验结果分析等方面进行了初步的研究,并取得了初步的实验数据及处理结果。在测量精度方面,从投影方案设计、接收装置选择,以及实验时序的安排等方面对整个实验方案进行了简单的讨论,选择了合适的投影方案,解决了动态实验中高亮度条纹光场的投影问题,获得了动态过程的实验条纹。虽然条纹的质量还有待进一步提高,但水平姿态角变化对应的条纹间隔的变化,在误差允许的范围内,还是可以准确求解。在科学研究和工业生产中,往往需要对诸如高速旋转、流体力学、运动力学、冲击过程等动态过程的观察对象进行面形测量,以描绘和分析动态过程中被测物体表面形态的变化,提取与被测物体相关的结构、形变、应力等物理参数。在光学主动三维传感测量技术中,由于傅里叶变换轮廓术(FTP)具有只需要一帧变形条纹图就能恢复出物体面形的优点,特别适合动态过程的面形测量。本文获取了弹丸水平姿态角变化过程中FTP的实验条纹,并对实验过程初期的条纹图进行了数据处理,实现了弹丸水平姿态角的测量。本文的理论分析和实验研究表明,用傅立叶变换轮廓术的方法对动态过程进行测量是有发展前途和应用前景的。本文采用标记条纹进行跟踪的方法,通过把带有标记条纹的光栅像投影到弹丸表面上,利用标记条纹跟踪锁定变形条纹中同级次条纹间距的变化情况。