發(fā)布時(shí)間：2020-11-19 02:50

　　 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(cè)量,對(duì)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(cè)量方法具有非接觸、高效率、高精度特點(diǎn),尤其適用于MEMS、IC、微納光學(xué)等功能表面的高精度測(cè)量。本文主要圍繞現(xiàn)有白光干涉測(cè)量系統(tǒng)干涉信號(hào)對(duì)比度低、對(duì)垂直掃描采樣頻率要求高及測(cè)量自動(dòng)化程度不高的缺點(diǎn),對(duì)其光源、表面恢復(fù)和自動(dòng)對(duì)焦定位等方面展開研究。主要工作內(nèi)容如下:1、設(shè)計(jì)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(hào)對(duì)比度。2、研究并實(shí)現(xiàn)了三色組合光照明下干涉信號(hào)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(shí)現(xiàn)表面形貌的高精度恢復(fù),極大提高了測(cè)量效率。3、研究并比較了幾種常用的對(duì)焦評(píng)價(jià)算子,選擇出一種不受背景光強(qiáng)變化影響、對(duì)干涉條紋敏感的評(píng)價(jià)算子,進(jìn)而基于自動(dòng)對(duì)焦掃描算法,實(shí)現(xiàn)了輪廓儀快速、準(zhǔn)確的自動(dòng)對(duì)焦掃描功能。4、將三色組合光源、干涉信號(hào)空間頻率域分析與形貌恢復(fù)算法以及自動(dòng)對(duì)焦算法應(yīng)用于自主開發(fā)的光學(xué)輪廓儀,并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)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(jí)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(cè)量方式主要是通過觸針接觸式掃描工件表面來測(cè)量零件的表面形貌[4]。在當(dāng)時(shí)，觸針接觸式二維測(cè)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(cè)量一條輪廓線，便可以滿足測(cè)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(jī)械零件不斷進(jìn)入工程領(lǐng)域，表面形貌測(cè)量技術(shù)對(duì)于光學(xué)器件、航空航天、醫(yī)療設(shè)備、電子等多個(gè)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?yàn)樗鼈兊谋砻嫘蚊灿绊懕砻娴墓δ埽ㄒ后w的流動(dòng)，光的反射，表面摩擦學(xué)等），故對(duì)表面測(cè)量提出了更高的要求，二維測(cè)量已不能滿足實(shí)際要求，故引出了表面三維形貌測(cè)量技

了大大的簡(jiǎn)化，模塊集成程度亦大大的提高，進(jìn)而，增強(qiáng)了干涉顯微鏡模動(dòng)干擾能力。自 Mirau 干涉顯微物鏡出現(xiàn)之后，白光干涉表面測(cè)量?jī)x器的究進(jìn)入了飛速發(fā)展的階段。參考鏡分光鏡被測(cè)面參考鏡分光鏡被測(cè)面參考鏡被測(cè)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(dòng)式進(jìn)行結(jié)，如圖 1-4 所示。但是由于 PZT 驅(qū)動(dòng)范圍的限制，不能滿足于某些工件對(duì)量的要求。為滿足某些工件（如：大尺寸臺(tái)階、溝槽等）對(duì)大量程測(cè)量的內(nèi)外均在進(jìn)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(cè)量?jī)x科研院所和高校也在對(duì)白光干涉儀做一些實(shí)質(zhì)性國家重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)專項(xiàng)中獨(dú)立研制的垂的成果[21-23]，如圖 1-6 所示。其垂直測(cè)量范圍達(dá)到 級(jí)。但是其測(cè)量精度和測(cè)量效率均落后于國外商干涉測(cè)量系統(tǒng)仍有待進(jìn)一步優(yōu)化和完善。
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 馮精武;喻擎蒼;蘆寧;馮海明;;調(diào)焦系統(tǒng)中數(shù)字圖像清晰度評(píng)價(jià)函數(shù)的研究[J];機(jī)電工程;2011年03期

2 張倩;崔長(zhǎng)彩;周曉林;范偉;傅師偉;;垂直掃描白光干涉測(cè)量數(shù)據(jù)處理算法分析[J];湖北汽車工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào);2010年01期

3 蔣海華;;基于圖像清晰度評(píng)價(jià)函數(shù)的顯微鏡自動(dòng)調(diào)焦技術(shù)研究[J];光學(xué)技術(shù);2008年S1期

4 楊坤;曾愛軍;王向朝;唐鋒;王華;;Method for rapid measuring retardation of a quarter-wave plate based on simultaneous phase shifting technique[J];Chinese Optics Letters;2008年09期

5 楊晶;;掃描隧道顯微鏡和掃描電子顯微鏡的聯(lián)用[J];科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào);2008年04期

6 王義文;劉獻(xiàn)禮;謝暉;;基于小波變換的顯微圖像清晰度評(píng)價(jià)函數(shù)及3-D自動(dòng)調(diào)焦技術(shù)[J];光學(xué)精密工程;2006年06期

7 吳兆喜;黃元慶;;基于光學(xué)原理的三維形貌測(cè)量技術(shù)研究[J];光學(xué)技術(shù);2006年S1期

8 戴蓉;謝鐵邦;常素萍;;垂直掃描白光干涉表面三維形貌測(cè)量系統(tǒng)[J];光學(xué)技術(shù);2006年04期

9 楊天博;郭宏;李達(dá)成;;白光掃描干涉測(cè)量算法綜述[J];光學(xué)技術(shù);2006年01期

10 馮斌,王建華;表面形貌光學(xué)法測(cè)量技術(shù)[J];計(jì)量與測(cè)試技術(shù);2005年06期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 常素萍;基于白光干涉輪廓尺寸與形貌非接觸測(cè)量方法和系統(tǒng)[D];華中科技大學(xué);2007年

2 李朝輝;基于相移干涉法的微表面輪廓儀的研究[D];天津大學(xué);2004年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

1 鄭毅;垂直掃描白光干涉表面形貌測(cè)量軟件系統(tǒng)研究[D];華中科技大學(xué);2015年

2 李千;大范圍白光干涉光學(xué)輪廓儀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[D];華中科技大學(xué);2015年

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

4 吳志順;白光垂直掃描干涉儀控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及優(yōu)化[D];華僑大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2889584