Interferometria laserowa z automatyczną analizą obrazu Krzysztof Patorski, Leszek Sałbut, Małgorzata Kujawińska

Spis treści książki

Przedmowa 7

Rozdział 1

Interferometria laserowa wprowadzenie (Krzysztof Patorski) 9

1.1. Rozwój interferometrii optycznej rys historyczny 9

1.2. Opis  teoretyczny interferencji dwuwiązkowej 13

1.3. Laser i dioda laserowa jako źródła światła dla interferometrii  17

1.3.1. Uwagi ogólne 17

1.3.2. Rozkład przestrzenny amplitudy i  fazy promieniowania 17

1.3.3. Interferencja a właściwości spektralne źródła laserowego  20

1.3.4. Zmiana długości fali promieniowania 26

1.4. Interferencyjne kodowanie i dekodowanie informacji 28

1.4.1. Kodowanie informacji fazowej za pomocą interferencji dwuwiązkowej 28

1.4.2. Interferencyjne kodowanie informacji z zastosowaniem dwóch długości fali promieniowania 34

1.4.3. Kodowanie  informacji  fazowej  w  interferogramach  i  obrazach  prążkowych  obiektów rozpraszających światło 38

1.4.4. Dekodowanie  informacji  zarejestrowanej  w  interferogramie  lub  obrazie  prążkowym 39

1.4.5. Ogólna charakterystyka systemów interferometrycznych z automatyczną analizą interferogramu (obrazu prążkowego)  41

Literatura 44

Rozdział 2

Podstawy analizy obrazu prążkowego (Małgorzata Kujawińska)  47

2.1. Wprowadzenie 47

2.2. Ogólna systematyka metod analizy obrazów prążkowych  52

2.3. Cyfrowe wstępne przetwarzanie obrazów prążkowych  55

2.3.1. Ź ródła degradacji obrazów prążkowych  55

2.3.2. Cyfrowa reprezentacja obrazu prążkowego  59

2.3.3. Metody wstępnego przetwarzania obrazów prążkowych  61

2.4. Intensywnościowe metody analizy 65

2.4.1. Metody szkieletowania interferogramu 65

2.4.2. Regularyzacyjna  metoda śledzenia fazy 68

2.5. Metody  z przesunięciem fazy 70

2.5.1. Metoda z czasowym  przesunięciem fazy 70

2.5.2. Metody z przestrzennym  przesunięciem fazy 75

2.5.3. Metodyka projektowania algorytmów 78

2.6. Metoda transformaty Fouriera 81

2.7. Metody  usuwania skoków fazy 85

2.7.1. Problem wyznaczania absolutnych wartości fazy 85

2.7.2. Numeryczne metody usuwania skoków fazy 86

2.7.3. Czasowa metoda usuwania skoków fazy 91

2.8. Porównanie metod analizy obrazów prążkowych  93

Literatura 95

Rozdział 3

Interferometria klasyczna (Leszek Sałbut,  Krzysztof Patorski) 98

3.1. Wprowadzenie 98

3.2. Interferometry z wydzieloną (niewspółbieżną) wiązką odniesienia  99

3.2.1. Interferencja w płytce. Interferometr Fizeau 99

3.2.2. Interferometr Twymana-Greena 103

3.2.3. Interferometr Macha-Zehndera 105

3.3. Interferometry z wiązkami współbieżnymi (wspólnej drogi)  106

3.3.1. Interferometry wspólnej drogi z  wiązką odniesienia 107

3.3.2. Interferometry z repliką  wiązki przedmiotowej 116

3.4. Analiza błędów  interferometru i ich kompensacja 122

3.4.1. Wpływ układu optycznego interferometru  na błędy pomiaru 122

3.4.2. Odejmowanie błędów interferometru metodą prążków mory  126

3.5. Wybrane  zautomatyzowane interferometry laserowe 130

3.5.1. Interferometr Fizeau do atestacyjnych pomiarów  wzorców płaskości 130

3.5.2. Interferometr modułowy do badań  materiałów i elementów optycznych  136

3.5.3. Zautomatyzowany interferometr Köstersa do pomiaru  długości  płytek wzorcowych 141

Literatura 144

Rozdział 4

Profilometria i mikroprofilometria interferencyjna (Leszek Sałbut, Krzysztof Patorski) 146

4.1. Wprowadzenie 146

4.2. Mikrointerferometria z wiązką  odniesienia i  jej zastosowania 147

4.2.1. Pomiar współrzędnych  powierzchni elementów statycznych i wolnozmiennych 149

4.2.2. Wizualizacja i pomiar rozkładu amplitudy drgań  154

4.3. Profilometria z wykorzystaniem projekcji prążków interferencyjnych  162

Literatura 168

Rozdział 5

Interferometria holograficzna (Małgorzata Kujawińska)  170

5.1. Wprowadzenie 170

5.2. Podstawy holografii optycznej 172

5.2.1. Rejestracja 174

5.2.2. Rekonstrukcja 176

5.3. Holograficzne metody badań  interferencyjnych z automatyczną analizą interferogramów 178

5.3.1. Interferometria holograficzna z dwukrotną ekspozycją 179

5.3.2. Cyfrowa interferometria holograficzna 182

5.3.3. Interferometria holograficzna w czasie rzeczywistym 184

5.3.4. Holografia  z uśrednieniem czasowym 186

5.3.5. Interferometria holograficzna z oświetleniem stroboskopowym 193

5.4. Przetwarzanie różnicy faz  194

5.4.1. Lokalizacja prążków 195

5.4.2. Różnica faz a przemieszczenie obiektu  196

5.4.3. Pomiary wektora przemieszczenia 198

5.4.4. Pomiary obiektów drgających 200

5.4.5. Warstwicowanie obiektów trójwymiarowych 201

5.4.6. Wyznaczenie  kształtu  holograficzną metodą rejestracji  przelotu wiązki (LiF) 203

5.5. Systemy i zastosowania interferometrii holograficznej 206

Literatura 211

Rozdział 6

Elektroniczna/cyfrowa interferometria plamkowa (Krzysztof Patorski) 214

6.1. Wprowadzenie 214

6.2. Zjawisko plamkowania 215

6.3. Generowanie prążków korelacyjnych  217

6.3.1. Prążki   korelacyjne   otrzymywane   przez   odejmowanie   rozkładów   intensywności obrazów plamkowych . 218

6.3.2. Prążki  korelacyjne  otrzymywane  przez  dodawanie  rozkładów  intensywności  obrazów plamkowych 219

6.3.3. Metoda  uśredniania w czasie 220

6.4. Podstawowe układy elektronicznych/cyfrowych interferometrów plamkowych 221

6.4.1. Interferometr plamkowy do pomiaru przemieszczeń  z płaszczyzny, drgań  i kształtu  221

6.4.2. Interferometr plamkowy do pomiaru przemieszczeń  w płaszczyźnie  224

6.4.3. Interferometr  z  przesuniętą  repliką wiązki  przedmiotowej 225

6.5. Elektroniczne/cyfrowe interferometry plamkowe z zastosowaniem elementów i układów optoelektronicznych 227

6.5.1. Wprowadzenie 227

6.5.2. Interferometr plamkowy z  wykorzystaniem  konwencjonalnych  elementów  optycznych . 228

6.5.3. Optyka światłowodowa  w interferometrach plamkowych 229

6.5.4. Ź ródła promieniowania  234

6.5.5. Układy detekcyjne 236

6.5.6. Karta akwizycji obrazu i dodatkowe wyposażenie  237

6.6. Przetwarzanie korelacyjnych obrazów prążkowych  238

6.6.1. Uwagi ogólne 238

6.6.2. Metody automatycznej analizy prążków korelacyjnych  240

6.6.3. Analiza amplitudy i fazy drgań  242

6.6.4. Metody  usuwania skoków fazy 245

6.7. Zastosowania 246

6.7.1. Przegląd  ogólny 246

6.7.2. Wybrane zastosowania cyfrowej  interferometrii  plamkowej  z  przesuniętą  repliką obrazu plamkowego (DSPSI) 247

6.7.3. Wybrane zastosowania DSPI do pomiaru przemieszczeń  z płaszczyzny i drgań  249

6.7.4. Wybrane zastosowania DSPI do badania przemieszczeń  w płaszczyźnie  257

Literatura 259

Rozdział 7

Interferometria  siatkowa (Leszek Sałbut) 262

7.1. Wprowadzenie 262

7.2. Interferometria siatkowa podstawy fizyczne 263

7.3. Układy podziału wiązki 266

7.3.1. Głowica trójzwierciadlana 266

7.3.2. Głowica achromatyczna 268

7.3.3. Głowica falowodowa 269

7.3.4. Zestawienie rozwiązań  głowic interferometru  272

7.4. Technologia  przedmiotowych siatek dyfrakcyjnych 272

7.5. Systemy interferometrów siatkowych 275

7.5.1. Laboratoryjny interferometr siatkowy z głowicą trójzwierciadlaną 276

7.5.2. Laserowy ekstensometr siatkowy 278

7.5.3. Falowodowy mikrointerferometr siatkowy 282

7.5.4. Podsumowanie 284

7.6. Przykłady zastosowań  284

7.6.1. Badania materiałów kompozytowych 285

7.6.2. Badania odkształceń  w niekonwencjonalnych materiałach  286

7.6.3. Badania naprężeń  własnych  287

7.6.4. Badania elementów elektronicznych 290

Literatura 291

Rozdział 8

Interferometria z zastosowaniem promieniowania o niskim stopniu koherencji czasowej interferometria  koherencyjna (Krzysztof Patorski) 294

8.1. Wprowadzenie 294

8.2. Optyczna tomografia koherencyjna 296

8.2.1. Uwagi ogólne 296

8.2.2. Implementacja metody koherencyjny skaner tomograficzny 298

8.2.3. Rozdzielczość  metody  299

8.2.4. Źródła promieniowania i modyfikacje interferometru  301

8.2.5. Zastosowania 304

8.3. Optyczna mikroskopia koherencyjna ze źródłem nielaserowym  308

8.3.1. Optyczna  mikroskopia  koherencyjna  (OCM)  na  przykładzie  rozwiązania firmy WYKO 309

8.3.2. Przetwarzanie sygnału interferencyjnego 310

8.3.3. Zastosowania 310

Literatura 312

Rozdział 9

Optyczno-numeryczne systemy wspomagania projektowania analizy i kontroli struktur inżynierskich (Małgorzata Kujawińska)  315

9.1. Wprowadzenie 315

9.2. Techniki  hybrydowe w mechanice 316

9.2.1. Uwagi ogólne 316

9.2.2. Metodyka weryfikacji wyników obliczeń  numerycznych i planowania eksperymentu 318

9.2.3. Hybrydowe  badania złączy metal-ceramika 321

9.3. Kontrola przemysłowa 325

9.3.1. Identyfikacja wad z wykorzystaniem  syntezy interferogramu 327

9.3.2. Identyfikacja wad z wykorzystaniem sztucznych  sieci neuronowych 327

9.4. Tomografia interferencyjna 330

9.4.1. Zasady tomografii interferencyjnej 330

9.4.2. Badania światłowodów  z wykorzystaniem tomografii mikrointerferencyjnej 332

9.5. Systemy wyznaczania kształtu i  przetwarzania  danych  do  formatów  CAD/CAM  i  systemów multimedialnych 333

9.5.1. Uwagi ogólne 333

9.5.2. Architektura systemu 336

9.5.3. Algorytmy  przetwarzania chmur punktów 337

9.5.4. Algorytmy  łączenia danych kierunkowych 339

9.5.5. Algorytmy  konwersji chmury punktów 342

9.5.6. Eksport danych 345

9.5.7. Przykłady zastosowań  346

9.6. Kierunki dalszego rozwoju systemów optyczno-numerycznych 349

Literatura 350

pokaż cały spis treści

ukryj recenzje