制件表面微觀形貌和結(jié)構(gòu)質(zhì)量與其功能特性密切相關(guān)。表面形貌測量,對表面質(zhì)量及其功能特性保證具有重要意義。白光干涉表面形貌測量方法具有非接觸、高效率、高精度特點,尤其適用于MEMS、IC、微納光學(xué)等功能表面的高精度測量。本文主要圍繞現(xiàn)有白光干涉測量系統(tǒng)干涉信號對比度低、對垂直掃描采樣頻率要求高及測量自動化程度不高的缺點,對其光源、表面恢復(fù)和自動對焦定位等方面展開研究。主要工作內(nèi)容如下:1、設(shè)計構(gòu)建了一套由RGB三色組合光源代替白光LED光源的照明系統(tǒng),有效改善了光源光譜分布特性,從而大幅度提高了干涉信號對比度。2、研究并實現(xiàn)了三色組合光照明下干涉信號的空間頻域分析算法,其能在垂直掃描低采樣頻率的情況下,實現(xiàn)表面形貌的高精度恢復(fù),極大提高了測量效率。3、研究并比較了幾種常用的對焦評價算子,選擇出一種不受背景光強變化影響、對干涉條紋敏感的評價算子,進而基于自動對焦掃描算法,實現(xiàn)了輪廓儀快速、準(zhǔn)確的自動對焦掃描功能。4、將三色組合光源、干涉信號空間頻率域分析與形貌恢復(fù)算法以及自動對焦算法應(yīng)用于自主開發(fā)的光學(xué)輪廓儀,并進行實驗測試,取得了良好結(jié)果。
【學(xué)位單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TH74
【部分圖文】：

作為制造單元的反饋，以提高零件加工工藝水平[3]。常見功能表面三維形貌如圖1-1所示。(a)珩磨表面 (b)MEMS 表面 (c)透鏡表面圖1-1 不同功能表面三維形貌最早的表面測量方式主要是通過觸針接觸式掃描工件表面來測量零件的表面形貌[4]。在當(dāng)時，觸針接觸式二維測量方法主要應(yīng)用于制造行業(yè)，如造船、鋼鐵廠和汽車制造業(yè)等，基本上只需測量一條輪廓線，便可以滿足測量要求，但是所獲得的信息僅為表面輪廓變化。隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，大量具有高精度表面的機械零件不斷進入工程領(lǐng)域，表面形貌測量技術(shù)對于光學(xué)器件、航空航天、醫(yī)療設(shè)備、電子等多個領(lǐng)域變得越來越重要。這些新興行業(yè)與傳統(tǒng)制造行業(yè)不同，因為它們的表面形貌影響表面的功能（液體的流動，光的反射，表面摩擦學(xué)等），故對表面測量提出了更高的要求，二維測量已不能滿足實際要求，故引出了表面三維形貌測量技

了大大的簡化，模塊集成程度亦大大的提高，進而，增強了干涉顯微鏡模動干擾能力。自 Mirau 干涉顯微物鏡出現(xiàn)之后，白光干涉表面測量儀器的究進入了飛速發(fā)展的階段。參考鏡分光鏡被測面參考鏡分光鏡被測面參考鏡被測面分光鏡(a)Michelson 型 (b)Linnik 型 (c)Mirau 型圖 1-3 干涉顯微鏡光路結(jié)構(gòu)及分類前，應(yīng)用較為廣泛的白光干涉儀是基于 Mirau 干涉法和 PZT 驅(qū)動式進行結(jié)，如圖 1-4 所示。但是由于 PZT 驅(qū)動范圍的限制，不能滿足于某些工件對量的要求。為滿足某些工件（如：大尺寸臺階、溝槽等）對大量程測量的內(nèi)外均在進行著相關(guān)研究與干涉儀器的開發(fā)。

圖 1-5 Wyko NT 9080 光學(xué)輪廓測量儀科研院所和高校也在對白光干涉儀做一些實質(zhì)性國家重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)專項中獨立研制的垂的成果[21-23]，如圖 1-6 所示。其垂直測量范圍達到 級。但是其測量精度和測量效率均落后于國外商干涉測量系統(tǒng)仍有待進一步優(yōu)化和完善。
【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

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相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

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3 徐海濤;垂直掃描白光干涉測量關(guān)鍵技術(shù)的研究及應(yīng)用[D];華中科技大學(xué);2013年

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本文編號：2889584