發(fā)布時間：2020-12-02 15:07

　　白光掃描干涉術作為一種重要的非接觸表面測量方法,其表面高度測量分辨率能夠達到0.1 nm,具備測量速度快、非接觸等檢測優(yōu)勢,適用于航空發(fā)動機精密零部件、光學元件、光纖產品、液晶顯示器3C玻璃等精密表面無損測量。本文對白光干涉信號的解算方法進行了深入研究,通過建立隨機噪聲影響下的白光干涉信號模型,分析開發(fā)了一種采用噪聲平均思路構建的白光干涉信號解算方法。該方法采用一對動態(tài)正交基底將一維白光干涉信號分解在了二維信號空間中,通過對隨機噪聲的平均處理,提高了解算結果的重復性。該算法在所構建的白光輪廓儀系統(tǒng)上得到了應用與驗證,系統(tǒng)標定實驗使用了VLSI公司SHS-1800QC標準臺階,其標定結果顯示設備測量重復性誤差為0.93nm,相對誤差0.52%。對渦扇發(fā)動機的傳動軸滑油封蓋、鋁膜反射鏡和光纖端面的測量實驗表明了本方法具有較高的測量精度和較好的測量重復性。本文涉及的主要研究成果包括:（1）建立了一種噪聲影響下的白光干涉信號模型。該模型將噪聲劃分為了系統(tǒng)性噪聲和隨機噪聲兩部分,分別影響白光干涉信號采樣結果的波前相位和采樣精度。（2）設計了一種具有較高解算精度和較優(yōu)測量重復性的白光干涉信號解算方... 

【文章來源】：中國民航大學天津市

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

表面拋光

中國民航大學碩士學位論文2對提高生產效率降低成本有重要意義。1.2微觀表面的檢測方法精密制造對檢測工具的需求促進了檢測方法的研究與發(fā)展，按照微觀表面檢測方法的實現(xiàn)方式，可將測量方法劃分為接觸式和非接觸式兩類。1.2.1接觸式檢測技術接觸式檢測方法指測量設備的探測部分在測量過程中直接接觸被測樣品表面，進而通過光學、電學等方法轉換成測量系統(tǒng)能夠處理的物理信號并最終將高度信息直觀地展現(xiàn)出來[7]。作為主要的接觸式測量方法，針觸式輪廓儀使用觸針直接接觸被測樣品表面，采用直角坐標測量法實現(xiàn)輪廓表面形貌測量，即通過X軸和Y軸位置傳感器測繪出零件的表面輪廓點坐標，再將所測得的數(shù)據(jù)點繪制在同一區(qū)域內，實現(xiàn)表面三維形貌的檢測。因此，當針觸式輪廓儀觸針在X-Y平面內運動獲取三維表面高度值時，移動機構的運動精度對整個的表面的測量精度起著決定性的作用。圖1-2是針觸式輪廓儀測量探針示意圖，當被測表面高低起伏變化時觸針隨之起伏變化，進而通過傳感器即可讀出高度起伏變化量。圖1-2針觸式輪廓儀測量探針接觸式測量方法作為最早發(fā)展的微觀表面檢測技術，測量技術已經較為成熟，長度測量精度可達微米量級，能夠較為精確地繪制出樣品表面三維形貌，可應用于機械加工、精密工具、刀具、模具、逆向工程等行業(yè)領域[8-11]。但由于接觸式測量方法本身的限制，其逐點測量速度慢，測量分辨率無法進一步提高，對復雜表面測量需要編程，且會對測量樣品表面產生劃痕損傷，因此限制了該測量方法的使用范圍和發(fā)展前景。1.2.2非接觸式檢測技術非接觸式檢測技術主要有：掃描電子顯微鏡、原子力顯微鏡、近場光學顯微鏡、白光掃描干涉術、激光共聚焦方法、變焦測量技術、條紋投影技術、激光三角法等。但不

中國民航大學碩士學位論文4現(xiàn)航空發(fā)動機葉片冷卻孔幾何參數(shù)測量的商用設備。圖1-3是μCMM在渦輪葉片表面檢測中的應用，可實現(xiàn)渦輪葉片樹形榫頭、面型輪廓、缺陷檢測和冷卻孔形貌的測量[21]。圖1-3渦輪葉片表面檢測條紋投影技術是一種采用結構光實現(xiàn)物體表面三維形貌測量的方法[22]。測量時需要將編碼調制出的黑白或彩色條紋透射到被測物體表面，通過檢測物體表面結構光的變形實現(xiàn)表面三維形貌測量。其測量精度可達數(shù)十微米，能夠實現(xiàn)對物體表面輪廓的快速測量。該方法可用于葉片表面形貌的測量，具有較高的測量效率[23,24]，圖1-4為將黑白條紋投影在葉片表面上的結果。圖1-4條紋投影測量葉片表面形貌激光三角法以入射激光和反射激光構成一個三角形實現(xiàn)表面高度測量[25]。測量時將激光以一定的入射角度照射在被測物體表面，在表面發(fā)生反射和散射后再另一角度位置匯聚成像在CCD感光芯片上，被測點的位置高度可由激光在CCD上的成像位置讀出。該方法具有較高的測量精度，可用于航空發(fā)動機葉片檢測，其測量分辨率可達10μm[26]，其測量系統(tǒng)如圖1-5所示。

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]光纖白光干涉測量技術應用研究[D]. 馮程成.桂林電子科技大學 2019
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本文編號：2895503