导　　师： 高健

授予学位： 硕士

作　　者： ;

机构地区： 广东工业大学

摘　　要： 白光干涉法是一种具有亚纳米级精度及毫米级测量范围的方法,在显微三维测量领域中具有不可替代的地位。现有的白光干涉仪在测量时需要通过手动调焦查找干涉条纹并设置扫描行程的上下限,费时费力,难以满足工业生产中的自动化测量需求。针对这个问题,本文对自动对焦、背景建模、相移干涉等技术深入研究,提出了一种具有自动查找条纹、自动设定扫描行程功能的三维测量新方法。该方法包括一种基于四叉树分块的自动对焦技术用来获取清晰的图像,和一种基于Vi Be条纹辨识的规划策略,以自动确定扫描干涉的行程。论文在相关算法研究的基础上搭建了白光扫描干涉实验系统,开发了基于Hariharan相移法的三维形貌测量软件,实现了三维形貌自动化精密测量,为白光干涉术在工业自动化检测中的推广应用提供了技术支撑。本文的主要研究内容概括如下:(1)深入调研超精密光学结构表面形貌的测量方法,分析、比较这些方法的原理、结构、和优缺点,并对国内外白光干涉技术的研究现状深入探讨,针对现有技术的不足,明确本文的研究方向和研究内容。(2)深入分析白光的干涉特性和白光干涉的测量原理。为研究工作的展开,搭建白光扫描干涉实验系统,对相关硬件进行选型,并对系统的测量性能进行分析。(3)针对干涉物镜景深小,手动调焦查找条纹困难,以及现有的自动对焦方法稳定性不足等问题,深入开展对自动对焦关键技术的研究,提出一种基于四叉树分块的粗精分步评价函数,使其具有较好的单峰性和较高的灵敏度;同时提出一种复合式白光干涉对焦搜索算法,解决在窄景深干涉物镜中深度离焦时的对焦精度、速度和稳定性问题。(4)深入剖析背景建模技术的原理和检测流程,针对干涉条纹运动的特点,利用条纹调制度评价干涉图,研究避免Vi Be算法鬼影现象对条纹识别的干扰问题,并提出一种基于Vi Be条纹辨识的扫描行程规划策略,实现对焦后干涉条纹的提取以及扫描行程上下限的自动确定。实验结果表明,所提的扫描行程规划策略能够准确识别干涉条纹,快速自动定位扫描行程的范围。(5)在几种典型的白光干涉重建方法研究的基础上,重点研究基于最大调制度的Hariharan相移法,实现白光干涉测量的三维重构,并在此基础上开发白光扫描干涉的三维测量软件。最终通过标准台阶量块的精密测量验证本文算法及三维测量系统的有效性。更多还原

关 键 词： [7356829]白光干涉 [3531400]自动对焦 背景建模 [4189490]相移干涉 [1784022]三维重建

分 类 号： [TH744.3]

领　　域： []