一种物体双侧端面相对三维角位移、变形测量方法和装置

本申请涉及全场光测量，尤其涉及一种物体双侧端面相对三维角位移、变形测量方法和装置。

背景技术：

1、随着科技和工业水平的提高，人们对各种机械结构和测量的精度要求也越来越高，因此对角位移和变形的研究也成为了机械制造、航空航天等领域的关注热点。偏摆角、俯仰角和滚转角作为六自由度中关键的三个角度参数，变形作为重要的测量参数指标，尤其当物体双侧端面均具有角位移和变形时，研究双侧端面的相对角位移和变形，对于评定物体双侧端面运动误差提供重要依据。

2、目前现有的三维角位移和变形测量方法大多为接触式测量和点测量，需将传感器或者合作靶镜安装在被测物表面，无法实现整面测量。这种测量模式在工程应用中存在诸多不便，且会给测量结果带来附加误差。而且现有方法难以实现角位移与全场变形的同时测量，无法分离两者之间的相互耦合，导致较大的测量误差。

技术实现思路

1、在下文中给出了关于本申请的简要概述，以便提供关于本申请的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本申请的穷举性概述。它并不是意图确定本申请的关键或重要部分，也不是意图限定本申请的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

2、本申请实施例提供一种物体双侧端面相对三维角位移、变形测量方法和装置。

3、第一方面，本申请实施例提供了一种物体双侧端面相对三维角位移、变形测量方法。

4、基于两个双光束照明数字散斑干涉光路，测量物体第一端面运动和变形所引起的第一离面相位图和第一面内相位图，同步测量第二端面运动和变形所引起的第二离面相位图和第二面内相位图；

5、根据所述第一离面相位图、第一面内相位图、第二离面相位图和第二面内相位图，确定物体双侧端面的相对俯仰角、相对偏摆角、相对滚转角，以及确定双侧端面各自的变形分布。

6、可选地，所述双光束照明数字散斑干涉光路的两个照明角在一个平面内且关于光轴对称，可以通过包括但不限于时间相移、空间载波、空间相移等引入相移计算相位变化。

7、可选地，采用线性平面拟合的方法将所述第一离面相位图、第一面内相位图、第二离面相位图和第二面内相位图分解，包括：

8、将第一离面相位图分解为第一离面相位平面拟合图和第一离面相位残余图；

9、将第一面内相位图分解为第一面内相位平面拟合图和第一面内相位残余图；

10、将第二离面相位图分解为第二离面相位平面拟合图和第三离面相位残余图；

11、将第二面内相位图分解为第二面内相位平面拟合图和第二面内相位残余图。

12、可选地，基于所述第一离面相位平面拟合图和所述第二离面相位平面拟合图，测量物体双侧端面的所述相对俯仰角和所述相对偏摆角，包括：

13、根据所述第一离面相位平面拟合图，同步确定所述第一端面的第一俯仰角和第一偏摆角；

14、根据所述第二离面相位平面拟合图，同步确定所述第二端面的第二俯仰角和第二偏摆角；

15、根据所述第一俯仰角和所述第二俯仰角，合成确定物体双侧端面的所述相对俯仰角；

16、根据所述第一偏摆角和所述第二偏摆角，合成确定物体双侧端面的所述相对偏摆角。

17、可选地，依据所述双侧端面变形前后的相对位姿关系，同步合成确定物体双侧端面的相对俯仰角和相对偏摆角，包括：

18、依据所述双侧端面变形前的第一位姿关系和所述双侧端面变形后的第二位姿关系，同步合成确定被测物双侧端面的相对俯仰角和相对偏摆角。

19、可选地，基于所述第一离面相位残余图和所述第二离面相位残余图，测量物体双侧端面各自的离面变形分布，包括：

20、根据所述第一离面相位残余图，确定所述第一端面的第一离面变形分布；

21、根据所述第二离面相位残余图，同步确定所述第二端面的第二离面变形分布。

22、可选地，基于所述第一面内相位平面拟合图和所述第二面内相位平面拟合图，测量物体双侧端面的所述相对滚转角，包括：

23、根据所述第一面内相位平面拟合图，同步确定所述第一端面的第一滚转角；

24、根据所述第二面内相位平面拟合图，同步确定所述第二端面的第二滚转角；

25、根据所述第一滚转角和所述第二滚转角，合成确定物体双侧端面的所述相对滚转角。

26、可选地，依据所述双侧端面变形前后的相对位姿关系，同步合成确定物体双侧端面的相对滚转角，包括：

27、依据所述双侧端面变形前的第一位姿关系和所述双侧端面变形后的第二位姿关系，同步合成确定被测物双侧端面的相对滚转角。

28、可选地，基于所述第一面内相位残余图和所述第二面内相位残余图，测量物体双侧端面各自的面内变形分布，包括：

29、根据所述第一面内相位残余图，确定所述第一端面的第一面内变形分布；

30、根据所述第二面内相位残余图，同步确定所述第二端面的第二面内变形分布。

31、本申请实施例还提供了一种物体双侧端面相对角位移、变形测量装置，包括：

32、搭建模块，用于搭建两个双光束照明数字散斑干涉光路；

33、第一确定模块，用于确定物体双侧端面的相对俯仰角和相对偏摆角；

34、第二确定模块，用于确定物体双侧端面的相对滚转角；

35、第三确定模块，用于确定物体双侧端面各自的离面变形分布；

36、第四确定模块，用于确定物体双侧端面各自的面内变形分布。

37、在申请实施例采用的上述技术方案能够达到以下有益效果。

38、搭建双光束照明数字散斑干涉光路；根据所述的双光束照明数字散斑干涉光路，同步确定物体双侧端面各自的三维角位移及变形；根据所述双侧端面各自的三维角位移，转换合成确定物体双侧端面的相对三维角位移。本申请提供的技术方案可以有效测量物体双侧端面的相对三维角位移及变形。

39、通过以下结合附图对本申请的可选实施例的详细说明，本申请的这些以及其它的优点将更加明显。

技术特征：

1.一种物体双侧端面相对三维角位移、变形测量方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述双光束照明数字散斑干涉光路的两个照明角在一个平面内且关于光轴对称；

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，采用线性平面拟合的方法将所述第一离面相位图、第一面内相位图、第二离面相位图和第二面内相位图分解，包括：

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，基于所述第一离面相位平面拟合图和所述第二离面相位平面拟合图，测量物体双侧端面的所述相对俯仰角和所述相对偏摆角，包括：

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，依据所述双侧端面变形前后的相对位姿关系，同步合成确定物体双侧端面的相对俯仰角和相对偏摆角，包括：

6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，基于所述第一离面相位残余图和所述第二离面相位残余图，测量物体双侧端面各自的离面变形分布，包括：

7.如权利要求3所述的方法，其特征在于，基于所述第一面内相位平面拟合图和所述第二面内相位平面拟合图，测量物体双侧端面的所述相对滚转角，包括：

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，依据所述双侧端面变形前后的相对位姿关系，同步合成确定物体双侧端面的相对滚转角，包括：

9.如权利要求3所述的方法，其特征在于，基于所述第一面内相位残余图和所述第二面内相位残余图，测量物体双侧端面各自的面内变形分布，包括：

10.一种物体双侧端面相对三维角位移、变形测量装置，其特征在于，包括：

技术总结本申请实施例公开了一种物体双侧端面相对三维角位移、变形测量方法和装置，所述方法包括：基于两个双光束照明数字散斑干涉光路，测量物体第一端面运动和变形所引起的第一离面相位图和第一面内相位图，同步测量第二端面运动和变形所引起的第二离面相位图和第二面内相位图；根据所述第一离面相位图、第一面内相位图、第二离面相位图和第二面内相位图，确定物体双侧端面的相对俯仰角、相对偏摆角、相对滚转角，以及确定双侧端面各自的变形分布。本申请提供的技术方案可以有效测量物体双侧端面的相对三维角位移及变形。技术研发人员：吴思进,李浩,李伟仙,李仁豪,牛海莎,司娟宁,苏信晨受保护的技术使用者：北京信息科技大学技术研发日：技术公布日：2024/9/12