Фильтрация результатов измерений трёхмерной геометрии объектов методом фазовой триангуляции в условиях нестационарного освещения

Рассмотрены вопросы улучшения метрологических характеристик метода фазовой триангуляции для измерений трёхмерной геометрии объектов. Показано, что на стабильность результатов измерений влияет нестационарность внешнего освещения. Предложен метод фильтрации принятых фотоприёмником данных при измерениях методом фазовой триангуляции в условиях нестационарного освещения. В основе метода лежит частотный анализ принятых данных и их фильтрация по критерию амплитуды первой гармоники в частотном разложении сигнала. Предложенный метод в виде алгоритма фильтрации экспериментально апробирован в измерительном комплексе, реализующем метод фазовой триангуляции. Проведено сравнение результатов фильтрации, полученных разработанным методом на основе частотного анализа принятых данных и методом фильтрации на базе анализа амплитудной модуляции интенсивности сигнала, зарегистрированного фотоприёмником. По итогам сравнительного анализа результатов фильтрации двумя методами установлена повышенная (более чем в 8 раз) эффективность предложенного метода фильтрации. Результаты работы полезны при обработке и анализе экспериментальных результатов, а также способствовуют развитию оптических методов измерений трёхмерной геометрии объектов.

1. Меледин В. Г. Оптоэлектронные информационные системы для науки и промышленности. Сборник материалов Международной научной конференции «СибОптика-2014» в 2 т., СГГА, Новосибирск, 1, 3–12 (2014).

2. Kabardin I., Dvoynishnikov S., Gordienko M., et. al. Optical methods for measuring icing of wind turbine blades. Energies, (14), 6485 (2021). https://doi.org/10.3390/en14206485

3. Angelsky O. V., Bekshaev A. Y., Hanson S. G., et. al. Structured light: ideas and concepts. Frontiers in Physics, 8 (2020). https://doi.org/10.3389/fphy.2020.00114

4. Zhang S. Recent progresses on real-time 3-D shape measurement using digital fringe projection techniques. Optics and Lasers in Engineering 48(2), 149–158 (2010). http://dx.doi.org/10.1016/j.optlaseng.2009.03.008

5. Двойнишников С. В., Куликов Д. В., Меледин В. Г. Оптоэлектронный метод бесконтактного восстановления профиля поверхности трёхмерных объектов сложной формы. Метрология, (4), 15–27 (2010).

6. Zuo C., Tao T., Feng S., et. al. Micro Fourier Transform Profilometry (μFTP): 3D shape measurement at 10,000 frames per second. Optics and Lasers in Engineering, 102, 70–91 (2018). https://doi.org/10.1016/j.optlaseng.2017.10.013

7. Михляев С. В. Применение методов оптической триангуляции для измерения уровня расплава при выращивании кристаллов. Автометрия, 39(5), 30–41 (2003).

8. Двойнишников С. В., Меледин В. Г., Кабардин И. К. и др. Метод фазовой триангуляции со статистической фильтрацией для измерений в условиях случайных аддитивных помех и ограниченного динамического диапазона фотоприёмника. Измерительная техника, (6), 36–40 (2022). https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2022-6-36-40

9. Двойнишников С. В., Бакакин Г. В., Зуев В. О. и др. Адаптивный алгоритм обработки данных в условиях аддитивных помех фотоприёмника в задачах измерения трёхмерной геометрии методами фазовой триангуляции. Сибирский журнал индустриальной математики, 26(1), 47–54 (2023). https://doi.org/10.33048/SIBJIM.2023.26.104

10. Шулепов А. В., Вин П. С. Исследование погрешности измерения геометрических параметров деталей в зависимости от цвета покрытия поверхности в лазерных сканирующих оптоэлектронных измерительных системах. Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль, (1(27)), 55–62 (2019). https://doi.org/10.21685/2307-5538-2019-1-8

11. Зуев В. О., Двойнишников С. В., Меледин В. Г. и др. Измерение геометрических параметров наледи методом фазовой триангуляции в ограниченном объёме с преломлением оптических сигналов. Теплофизика и аэромеханика, 30(1), 127–132 (2023). https://elibrary.ru/flflgf

12. Двойнишников С. В., Куликов Д. В., Меледин В. Г., Рахманов В. В. Алгоритм расшифровки фазовых изображений для измерения трёхмерной геометрии динамичных объектов. Сибирский журнал индустриальной математики, 26(2), 53–59 (2023). https://doi.org/10.33048/SIBJIM.2023.26.205

13. Сергиенко А. Б. Цифровая обработка сигналов. 2-е изд. Питер, Санкт-Петербург (2006).

14. Двойнишников С. В., Бакакин Г. В., Павлов В. А., Меледин В. Г. Быстрый алгоритм расшифровки изображения объекта в структурированном свете для измерения трёхмерного профиля в условиях нелинейности оптического тракта. Измерительная техника, (8), 36–41 (2023). https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2023-8-36-41