白光掃描干涉測(cè)量方法與系統(tǒng)的研究.pdf

1、超精密加工技術(shù)的發(fā)展對(duì)檢測(cè)技術(shù)提出了更高的要求，超精密檢測(cè)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。白光掃描干涉術(shù)作為一種重要的測(cè)量方法具有非接觸、測(cè)量速度快等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于超精密檢測(cè)領(lǐng)域。目前，對(duì)該技術(shù)的研究主要集中在提高測(cè)量精度、測(cè)量效率與擴(kuò)展測(cè)量范圍等方面。本課題圍繞這一主題展開工作，在對(duì)白光掃描干涉術(shù)的測(cè)量機(jī)理與測(cè)量過程進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上，基于納米測(cè)量機(jī)(NMM)構(gòu)建了白光顯微干涉測(cè)試系統(tǒng)。本文涉及的主要工作包括：
　　 1、系統(tǒng)論述了白光掃

2、描干涉術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。對(duì)目前廣泛使用的白光干涉信號(hào)相干峰感知算法按照空域方法、頻域方法和白光相移干涉法三大類給出了詳細(xì)的理論推導(dǎo)與實(shí)驗(yàn)分析，得出了各類具體方法的適用特點(diǎn)。
　　 2、以納米測(cè)量機(jī)(NMM)為定位平臺(tái)構(gòu)建白光顯微干涉測(cè)試系統(tǒng)。該系統(tǒng)不但可以進(jìn)行垂直掃描，也能夠?qū)崿F(xiàn)傾斜掃描、變速掃描并具有薄膜結(jié)構(gòu)測(cè)試功能。利用NMM的大范圍定位能力，將測(cè)量范圍擴(kuò)展到25 mm×25 mm×5 mm。所有運(yùn)動(dòng)及定位過程均由激光

3、干涉儀實(shí)時(shí)標(biāo)定，減少了掃描步長(zhǎng)誤差。
　　 3、提出了一種基于Carré相移法的白光相移干涉法。該方法相比空域算法在提高計(jì)算精度的同時(shí)保證了較高的計(jì)算效率。在信號(hào)處理中，首先定位干涉信號(hào)的重心位置，將相位提取限制在零級(jí)條紋。本方法無需相位解包裹過程，減少了干涉條紋可見度變化帶來的高度測(cè)量誤差。
　　 4、提出了針對(duì)大尺度臺(tái)階結(jié)構(gòu)的變速掃描策略?；诒咎紫到y(tǒng)開發(fā)了兩種具體的實(shí)現(xiàn)方式：基于預(yù)定義模式的變速掃描和基于自動(dòng)對(duì)焦模

4、式的變速掃描。掃描過程中，該方法能夠控制系統(tǒng)僅在有干涉條紋存在的空間區(qū)域采集圖像，而在其它區(qū)域加速運(yùn)行，提高了這類臺(tái)階結(jié)構(gòu)的測(cè)試效率。
　　 5、提出了基于雙角度配置的白光傾斜掃描干涉法。該方法在保證垂直方向測(cè)量范圍的同時(shí)，擴(kuò)展了白光掃描干涉術(shù)的水平測(cè)量范圍，且無需拼接過程。毫米量級(jí)的水平范圍測(cè)試僅需一次掃描即可完成。同時(shí)，由于本方法使用雙角度配置的掃描方式，簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)調(diào)整過程。
　　 6、提出了基于圖像分割技術(shù)的薄膜結(jié)