基于光栅成像的船体横扭角测量方法研究

来源 :中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lzliang
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介绍了测量船船体横扭角的常规测量方法。结合本论文的研究背景,对双光栅成像产生莫尔条纹的现象进行了分析。利用两光栅栅线夹角与莫尔条纹的宽度或倾角间的关系,通过测量莫尔条纹的宽度或倾角变化实现船体横扭角的测量,推导了理论公式,分析了测量精度,发展了莫尔条纹的常规应用。   设计了测量系统的结构。结合准直原理,将发射光管和接收光管综合为一体,使用自准直光管来实现两者功能。设计了光栅反射镜,使其同时起到光栅和反射镜的作用,将光栅叠加成像后得到的莫尔条纹图反射回自准直光管,并被CCD探测器接收。根据所设计的测量光路进行了匹配光栅的设计,保证形成莫尔条纹的光栅像周期相同,进而利用简化公式进行求解。   对采集到的莫尔条纹图进行图像处理,以得到条纹的宽度和倾角。对莫尔条纹图进行滤波、二值和细化等处理,以得到条纹中心线。利用距离比值法进行条纹宽度和倾角的求解,并给出求解过程中注意的关键问题。   最后,利用两组匹配光栅做了大量实验。在实验条件允许的情况下,当横扭角在±13范围内变化时,利用细光栅组、粗莫尔条纹所得测量结果精度最高,和DA400自准直仪所测量的横扭角真值比较后,其测量误差的均方根为3.2"。结果显示该测量系统精度较高,表明本文的测量方法可行。
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