一种点剪切散斑干涉方法和装置

本申请涉及光学测量，尤其涉及一种点剪切散斑干涉方法和装置背景技术：1、相干性良好的激光照射到粗糙被测物表面时，发生漫反射现象形成散斑图样。在散斑图案中包含了与被测物形变相关的相位信息，求解出散斑的相位信息后，通过建立几何模型可以实现物面形变量的测量。因此，散斑图样中的相位值携带了物面形变信息，散斑相位的快速精确测量可应用于振动测量、缺陷检测、应力评估等方面，具有显著的工程意义。2、目前光学测量干涉相位值的方法中，绝大部分测量方案为接触式测量需要在被测物表面安装靶镜，使得调整安装和测试较为困难，且同时引入了相关误差。其他非接触式测量方法如散斑干涉法和剪切散斑干涉法需要对被测物的全场信息进行处理，在优化之后仍需要对散斑图做相位提取、滤波、解包裹等一系列处理。在工程应用中需要耗费一定的时间，不适用于需要快速反馈相位信息的工业场景。技术实现思路1、在下文中给出了关于本申请的简要概述，以使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点剪切散班干涉方法与装置。3、第一方面，本申请实施例提供了一种点剪切散斑干涉方法，包括：4、构建点剪切散斑干涉光路，其中所述点剪切散斑干涉光路包括：至少一个相干光源、至少一个光束扩束器、一个剪切模块、一个相位调制模块和一个光电探测器，所述点剪切散斑干涉光路用于实现点剪切散斑干涉；5、对所述点剪切散斑干涉光路进行信号采集和处理，得到点剪切散斑干涉信号；6、根据所述点剪切散斑干涉信号，确定点剪切散斑干涉的相位。7、可选地，所述至少一个相干光源所发出的光直接或经所述光束扩束器后照射到物面，在所述物面形成一个光斑，产生漫反射光；8、其中，所述至少一个相干光源为具有相千性的光源，所述物面表面为光学粗糙表面。9、可选地，所述漫反射光直接或经过一个镜头后进入所述剪切模块，形成两束相互错位但部分重叠的光束；10、其中，所述剪切模块包括下述至少一种：迈克尔逊型剪切装置、渥拉斯顿棱镜型剪切装置、马赫曾德尔型剪切装置。11、可选地，所述相位调制模块对所述两束相互错位但部分重叠的光束中的一束或全部进行相位调制，形成两束相位调制后的光束；12、其中，所述相位调制包括下述至少一种：时间相移调制、空间相移调制、时间载波调制、空间载波调制。13、可选地，所述两束相位调制后的光束直接或经一个小孔光阑进入所述光电探测器，在所述光电探测器表面发生点剪切散斑干涉，经所述光电探测器接收后形成干涉信号；14、其中，所述光电探测器包括下述至少一种：光敏二极管、光敏三极管、pin二极管、雪崩二极管、光电池。15、可选地，当所述点剪切散斑干涉光路包括多个相干光源，或将一个相干光源输出的光分成两束光，从不同角度照射到物体表面时，采用分束复用方式实现多束光的分别干涉；16、其中，所述分束复用方式包括下述至少一种：分时复用、分波长复用、分偏振态复用、分时间频率复用、分空间频率复用。17、可选地，所述信号采集处理包括：对采集到的所述干涉信号进行转换、放大、滤波处理。18、可选地，所述根据所述点剪切散斑干涉信号，确定点剪切散斑干涉的相位，包括：19、根据所述相位调制的方式，确定干涉信号的相位；20、对所述干涉信号的相位进行解包裹处理，消除相位的不连续性，得到真实相位。21、第二方面，本申请实施例还提供了一种点剪切散斑干涉装置，包括：22、点剪切散斑干涉光路构建模块，用于构建点剪切散斑干涉光路，其中，所述点剪切散斑干涉光路包括：至少一个相干光源、至少一个光束扩束器、一个剪切模块、一个相位调制模块和一个光电探测器，所述点剪切散斑干涉光路用于实现点剪切散斑干涉；23、信号采集处理模块，用于对所述点剪切散斑干涉光路进行信号采集和处理，得到点剪切散斑干涉信号；24、相位确定模块，用于根据所述点剪切散斑干涉信号，确定干涉相位。25、可选地，所述相干光源为具有相干性的光源；26、所述剪切模块包括下述至少一种：迈克尔逊型剪切装置、渥拉斯顿棱镜型剪切装置、马赫曾德尔型剪切装置；27、所述相位调制模块的相位调制方式包括下述至少一种：时间相移调制、空间相移调制、时间载波调制、空间载波调制；28、所述光电探测器包括下述至少一种：光敏二极管、光敏三极管、pin二极管、雪崩二极管、光电池。29、通过采用点剪切散斑干涉法获取物面的相位信息，在测量物面的相位信息的同时有效减小测量时间，进一步满足了工业应用中快速反馈测量数据的需求。同时，采用共光路的设计因此具有较高的稳定性，适用于工程应用的复杂环境。30、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：1.一种点剪切散斑干涉方法，其特征在于，包括：2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个相干光源所发出的光直接或经所述光束扩束器后照射到物面，在所述物面形成一个光斑，产生漫反射光；3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述漫反射光直接或经过一个镜头后进入所述剪切模块，形成两束相互错位但部分重叠的光束；4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述相位调制模块对所述两束相互错位但部分重叠的光束中的一束或全部进行相位调制，形成两束相位调制后的光束；5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述两束相位调制后的光束直接或经一个小孔光阑进入所述光电探测器，在所述光电探测器表面发生点剪切散斑干涉，经所述光电探测器接收后形成干涉信号；6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，当所述点剪切散斑干涉光路包括多个相干光源，或将一个相干光源输出的光分成两束光，从不同角度照射到物体表面时，采用分束复用方式实现多束光的分别干涉；7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述信号采集处理包括：对采集到的所述干涉信号进行转换、放大、滤波处理。8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述点剪切散斑干涉信号，确定点剪切散斑干涉的相位，包括：9.一种点剪切散斑干涉装置，其特征在于，包括：10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，技术总结本申请公开了一种点剪切散斑干涉方法及装置。该方法包括：构建点剪切散斑干涉光路，所述点剪切散斑干涉光路用于实现点剪切散斑干涉；对所述点剪切散斑干涉光路进行信号采集和处理，得到点剪切散斑干涉信号；根据所述点剪切散斑干涉信号，确定点剪切散斑干涉的相位。本申请提供的技术方案可测量经过物面漫反射后的点剪切散斑干涉信号的相位值，另外可以利用相位值与物面形变的几何关系应用于物面的面内形变量和面外形变量测量，大幅提高了测量速度，使得该方法可以适应工业现场中需要及时反馈形变误差的需求。技术研发人员：吴思进,苏信晨,焦琦,李伟仙,司娟宁,牛海莎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：2024/8/16