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1、第6期(總第130期)機械管理開發(fā)2012年12月No．6(SUMNo．130)MECHANICALMANAGEMENTANDDEVELOPMENTDeC．2012數(shù)字剪切散斑干涉技術景敏(陜西理工學院機械工程學院，陜西漢中723003]'摘要：研究了數(shù)字剪切散斑干涉技術(DssPI)的原理，詳細討論了剪切成像的常見方式并總結(jié)了各種方式的優(yōu)缺點及適用場合，介紹了數(shù)字散斑剪切干涉技術在無損檢測中的應用。關鍵詞：光學測量；數(shù)字剪切散斑干涉；無損檢測中圖分類號：0433．1文獻標識碼：A文章編號：1003—773X(2012)06—0
2、001—030引言的條紋圖，見圖1?，F(xiàn)代光測力學對高靈敏度的變形、位移4量常用圖1中試件表面被均勻平行激光束照明，攝像機全息、散斑等測量方法，但這些方法都具有一定的局限的光靶則置于系統(tǒng)的像平面’，上，觀察方向平行于z性，比如要求生產(chǎn)現(xiàn)場避震、避光、對圖像要進行后期軸表示。剪切鏡置于鏡頭之前。設物體表面反射光經(jīng)處理等，這些局限性降低了這些方法在工業(yè)現(xiàn)場的使剪切鏡產(chǎn)生在x方向的切變量，使物體表面上兩點用價值。由Hung和Lian~u提出的散斑剪切干涉術則Po(x，)和P(+，Y)在像平面上成像于一點。在物不要求特別的防震措施，而且裝
3、置簡單，這就為生產(chǎn)現(xiàn)體變形前該點光強為，場能運用的變形測量方法提供了基礎。如果將散斑剪L=2A。{l+cosO(x-，)一(，)]}．(1)切干涉術與電子散斑技術相結(jié)合，就可獲得一種不需式中：為振幅，假設兩點振幅相等，特殊防震、不需避光、不需全息干板的實時干涉技術。這項技術的特點是，干涉條紋的獲取完全不同于傳統(tǒng)(z+，)和(Y)分別為和Po點的初相位，并令光測力學方法，由于攝像視頻技術和計算機技術的引=0(x+Sx，)～O(x，Y)。將此散斑場經(jīng)圖像卡采入，使得干涉條紋的獲取過程變得簡單、快速。集下來存儲在微機中。物體發(fā)生變形時
4、，1數(shù)字剪切散斑原理Po(z，)和P1(+，Y)沿X方向產(chǎn)生的位相差為，此時光強為：L：2Al1+cos(j~+)1．(2)將實時變化的散斑場與先前存儲在微機中的散斑場相減，得到實時輸出光強為：1=4．4sin(9~+&x／2)sin(&~：／21．(3)等式右端第一個正弦項包含了隨機散斑信息，反映了剪切散斑干涉圖受散斑噪聲調(diào)制的特點。第二個正弦項表示與物體變形有關的項，運用圖像處理手段，圖1數(shù)字剪切散斑原理圖在像平面上sinf厶／1=0的地方就會出現(xiàn)暗條紋，因數(shù)字剪切散斑(DSSPI___digitalshearingspec
5、klepatterninterferometry)口·是散斑技術中一種先進的測此散斑干涉條紋圖中的暗條紋為：量技術，它可以直接測量物體離面位移的一階微分。=N1TN=0，±1，±2，±3．(4)數(shù)字剪切散斑干涉技術(DSSPI)把剪切散斑干涉技術條紋圖中的明條紋為與數(shù)字散斑相結(jié)合而形成數(shù)字光電測量技術，它所測Ax=(2N+1)rr／2N=0，±l，±2，+3L，L．(5)量的主要是物體表面變形的位移導數(shù)值。正因為如在只考慮撓度的情況下△z可寫成：此，數(shù)字剪切散斑干涉就是在數(shù)字攝像機前放置一個=孕允COS+cosz)．(6)小角度
6、的玻璃楔塊，激光的光線在通過此玻璃楔塊時式中：為物體表面離面位移導數(shù)；為照明光波將產(chǎn)生偏折，在像平面上產(chǎn)生與楔塊的楔角相同方向的兩個錯位的像，它們將在像平而上互相干涉而形成長；為入射光與物體表面法向夾角；為觀察方向散斑干涉圖像，然后將其采集到計算機中。將變形前與物體表面法向夾角。將3x／2=N'tr，(N=0，±1，后兩幅散斑干涉圖像在計算機中進行相應的運算和處±2，±3L，L)代人(6)式得：理，在計算機屏幕上將出現(xiàn)一個表示物體位移偏導數(shù)收稿日期：2012—07—19基金項目：陜西理工學院科研基金資助項目(SLGKY11-04
7、)作者簡介：景敏(1978一)，女，講師，碩士，主要研究方向：圖像檢測。E-mail：jingmin@snut．edu．en．第6期(總第130期)機械管理開發(fā)2012年12月透半反棱鏡，在CCD像面上形成兩個重疊的物體像，百t／t．~d·由于兩個平面反射中一個與光軸垂直，另一個與光軸同理得：有一微小夾角a，所以物體的兩個像有一定的錯位，即aw實現(xiàn)剪切成像。CCD靶面上的散斑干涉場是物光場—一0y(COS+COS)兩個剪切像之間干涉疊加的結(jié)果，這兩個干涉場之間的關系為：從而得到被測物體表面沿z方向位移偏導數(shù)的表()=(一)達式。
8、式中：為光復振幅；七為兩光束振幅比；為剪切量。2剪切成像方式在圖4所示的光路中，物方剪切量近似為：剪切成像方式主要有三種：≈dn．2a．1)偏振剪切成像。其中d為物距。這種剪切成像方式的基本光路結(jié)構(gòu)，如圖2所示。被物／厶第綜合比較這三種典型的剪切成像方式，可以發(fā)
