论文摘要
位相测量轮廓术(PMP)是一种基于条纹投影和位相测量的光学三维面形测量技术，由于其具有非接触、全场性、速度快、高精度、自动化程度高等特点，这种技术已在工业检测、机器视觉、逆向工程等领域获得广泛应用。在PMP测量中，常采用数字投影仪通过计算机VGA视频接口控制产生正弦相移光栅投影，并用专用图像采集卡采集变形条纹图，由于计算机显示器与投影仪共用一个VGA视频接口，当投影正弦光栅时，计算机难以同时操作测量软件与采集图像，目前解决的办法由两种，一种方法是采用另一台计算机专门控制投影仪，主计算机控制应用软件系统，实现数据获取与处理，这种系统不宜实现仪器化；另一种方法是采用专用的双频显卡，用VGA视频接口控制显示器，而用DVI接口控制投影仪，并通过编制专用应用软件，实现显示器信息与投影仪信息的分离显示，这种系统由于需要采用专用的硬件和软件，兼容性不是很好。为此，从仪器化角度出发，对传统的PMP测量系统进行了改进，利用TI公司TMS320C6000系列DSP的高性能图象处理芯片TMS320DM642实现PMP系统，投影仪完全不依赖计算机视频接口，而是直接由DM642的视频显示端口控制实现相移图像的投影，同时由DM642视频采集端口直接与CCD相连接实现图像采集以获取变形条纹图像，不再需要传统的嵌入在PC机端的图像采集卡及PC机，实现了仪器化设计。本文研究的主要内容如下：1．比较了几种PMP系统的结构，提出了对传统的PMP系统的改进。2．介绍了基于DM642的PMP系统核心模块的实现，DM642的视频采集与视频显示端口、UART以及它们驱动程序设计，介绍了系统的自启动设计和相移图像产生的算法实现。3．从强度传递函数出发，分析了它对PMP测量系统精度的影响。通过强度传递函数补偿方法可得到正弦性很好光场分布，减小了位相测量误差。4．考虑到投影光场不稳定性对PMP测量系统的影响，利用DM642的高速图像处理性能，在DM642的内部对采集到的图像进行多次平均，以减小投影光场的不稳定影响给测量带来的误差。并用实验进行了对比验证，表明平均算法减小了投影光场的稳定性给系统带来的测量误差，提高了本系统的测量精度。