實時測量物體變形的方法和系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及激光干涉測量領域，尤其涉及一種實時測量物體變形的方法和系統。【背景技術】
[0002] 當激光照射在具有漫反射性質的物體表面時，從物體表面反射的光在空間相干疊 加，就會在整個空間發生干涉，形成隨機分布的亮斑和暗斑，稱為激光散斑。20世紀70年代 初，激光散斑干涉測量方法得到了發展，它除了具有全息干涉測量方法的非接觸、可以直觀 給出全場情況等一系列優點外，還具有光路簡單，對試件表面要求不高，對實驗條件要求較 低，計算方便等特點。
[0003] 電子散斑干涉（ESPI)是在本世紀初就已經被廣泛應用于漫射體表面位移或變形 監測。它具有精度高、全場，非接觸等優點。ESPI技術自問世以來就得到廣泛的應用.它的 應用領域有位移和變形測量，應變分析，動態測試，無損探傷等。可以應用于檢測工程機械 領域的各種變形、振動、沖擊、表面粗糙度、剛度和硬度等特性；檢測復合材料、集成電路、壓 力容器和焊接物體的表面或內部缺陷，并且還可以用于土木結構和水利設施的變形測量。 總之，ESPI在機械、土木、水利、電器、航空航天、兵器工業以及生物醫學領域具有非常重要 的地位和廣闊的前景。
[0004] 從傳統的散斑干涉測量到電子散斑測量等技術，都無法避免的問題是：它們都只 是記錄了變形或者位移前后的兩個狀態，沒有涉及到時間參量，不能進行真正意義上的動 態實時測量。針對這一問題，上世紀九十年代，德國的C.Joenathan等人提出了一種時間序 列散斑干涉測量技術（TSPI)。TSPI技術是把物體位移或者形變的整個過程用攝像機記錄 下來，拍攝一系列散斑干涉圖，通過后期處理對這些散斑干涉圖提取相位信息，最后從中得 到每個點的位移或者形變量。
[0005] 隨著機械工業、航空航天和國防工業等領域的飛速發展，對于散斑干涉測量技術 提出了更高的要求：能夠實時精確測量被測物體范圍更大的動態變形信息。因此，克服小動 態范圍的問題的方法是基于雙波長干涉、多波長干涉測量和白光干涉。
[0006] 雖然已有關于能夠使用雙波長測量的報道，但其測量是分別進行的，并不能同時 完成測量，這樣實現不了實時性。
【發明內容】
[0007]本發明的實施例提供了一種實時測量物體變形的方法和系統，能夠采用雙波長的 方式實時測量物體的變形。
[0008] 為了實現上述目的，本發明采取了如下技術方案。
[0009] -種實時測量物體變形的方法，包括：
[0010] 選取波長不同的兩個激光器作為光源；
[0011] 將所述兩個激光器的兩束激光經第一半透半反鏡調整至共路，使得所述兩束激光 合成一束激光，并照射到空間濾波器；
[0012] 所述一束激光經過所述空間濾波器的濾波和擴束，照射到第二半透半反鏡；
[0013] 擴束后的所述激光經所述第二半透半反鏡，形成透射光和反射光；
[0014] 所述透射光照射在被測物上，經所述被測物反射，并被第二半透半反鏡反射后，經 過成像鏡頭照射至電荷耦合元件CCD攝像頭；
[0015] 所述反射光照射在參考物上，經所述參考物反射，并被所述第二半透半反鏡透射， 經過所述成像鏡頭照射至所述C⑶攝像頭；
[0016] 照射至所述C⑶攝像頭的兩束光重合產生干涉，在所述C⑶攝像頭上生成干涉 圖；
[0017] 調整所述第二半透半反鏡的角度，使得所述干涉圖中的兩個波長的條紋互相平 行；
[0018] 根據所述干涉圖，計算得到所述被測物的基于時間的形變量。
[0019] 所述根據所述干涉圖，計算得到所述被測物的基于時間的形變量的步驟包括：
[0020] 根據所述干涉圖，選擇與所述干涉圖波形相應的一小波基；
[0021] 根據所述小波基，對所述干涉圖進行小波變換，算出小波脊；
[0022] 根據所述小波脊，獲得相應的截斷相位圖，繼而進行相位展開，獲得所述被測物的 基于時間的相位變化量；
[0023] 根據所述被測物的基于時間的相位變化量，生成所述被測物的基于時間的形變 量。
[0024] 所述波長不同的兩個激光器中，一個所述激光器發射藍色光，另一個所述激光器 發射綠色光。
[0025] -種實時測量物體變形的系統，包括：波長不同的兩個激光器、第一半透半反鏡、 空間濾波器、第二半透半反鏡、參考物、成像鏡頭、電荷耦合元件CCD攝像頭、處理器；
[0026] 所述兩個激光器用于，作為光源，發射波長不同的兩束激光；
[0027] 所述第一半透半反鏡用于，將所述兩個激光器的兩束激光調整至共路，使得所述 兩束激光合成一束激光，并照射到所述空間濾波器；
[0028] 所述空間濾波器用于，對所述一束激光進行濾波和擴束，照射到第二半透半反 鏡；
[0029] 所述第二半透半反鏡用于，使得擴束后的所述激光經所述第二半透半反鏡，形成 透射光和反射光；所述透射光照射在被測物上，經所述被測物反射，并被第二半透半反鏡反 射后，經過所述成像鏡頭照射至所述CCD攝像頭；所述反射光照射在所述參考物上，經所述 參考物反射，并被所述第二半透半反鏡透射，經過所述成像鏡頭照射至所述CCD攝像頭；
[0030] 所述成像鏡頭和C⑶攝像頭用于，使得照射至所述C⑶攝像頭的兩束光重合產生 干涉，經過所述成像鏡頭在所述CCD攝像頭上生成干涉圖；
[0031] 所述第二半透半反鏡用于，通過調整角度，使得所述干涉圖中的兩個波長的條紋 互相平行；
[0032] 所述處理器用于，根據所述干涉圖，計算得到所述被測物的基于時間的形變量。
[0033] 所述處理器包括：
[0034] 第一計算單元，選擇與所述干涉圖波形相應的一小波基；
[0035] 第二計算單元，根據所述小波基，對所述干涉圖進行小波變換，算出小波脊；
[0036] 第三計算單元，獲得相應的截斷相位圖，繼而進行相位展開，獲得所述被測物的基 于時間的相位變化量；
[0037] 第四計算單元，根據所述被測物的基于時間的相位變化量，生成所述被測物的基 于時間的形變量。
[0038] 所述波長不同的兩個激光器中，一個所述激光器發射藍色光，另一個所述激光器 發射綠色光。
[0039] 由上述本發明的實施例提供的技術方案可以看出，本發明中，能夠使用雙波長同 時完成對物體的變形的實時測量。
[0040] 本發明附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，這些將從下面的描述中變 得明顯，或通過本發明的實踐了解到。
【附圖說明】
[0041] 為了更清楚地說明本發明的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖 作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普 通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。 [0042]圖1為本發明提供的一種實時測量物體變形的方法的處理流程圖；
[0043]圖2為為本發明提供的實時測量物體變形的系統的光路圖。
[0044]圖3為本發明提供的實時測量物體變形的系統中CCD攝像頭采集到的雙波長干涉 圖。
【具體實施方式】
[0045] 下面詳細描述本發明的實施方式，所述實施方式的示例在附圖中示出，其中自始 至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參 考附圖描述的實施方式是示例性的，僅用于解釋本發明，而不能解釋為對本發明的限制。
[0046] 本技術領域技術人員可以理解，除非特意聲明，這里使用的單數形式"一"、"一 個"、"所述"和"該"也可包括復數形式。應該進一步理解的是，本發明的說明書中使用的措 辭"包括"是指存在所述特征、整數、步驟、操作、元件和/或組件，但是并不排除存在或添加 一個或多個其他特征、整數、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。應該理解，當我們稱元 件被"連接"或"耦接"到另一元件時，它可以直接連接或耦接到其他元件，或者也可以存在 中間元件。此外，這里使用的"連接"或"耦接"可以包括無線連接或耦接。這里使用的措 辭"和/或"包括一個或更多個相關聯的列出項的任一單元和全部組合。
[0047] 本技術領域技術人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術語（包括技術 術語和科學術語）具有與本發明所屬領域中的普通技術人員的一般理解相同的意義。還應 該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術語應該被理解為具有與現有技術的上下文中的 意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會用理想化