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波长轮换与相移扫描相结合的表面形貌测量系统
  • ISSN号:1004-924X
  • 期刊名称:光学精密工程
  • 时间:2015.9.15
  • 页码:2466-2472
  • 分类:TH741.3[机械工程—光学工程;机械工程—仪器科学与技术;机械工程—精密仪器及机械] TB92[机械工程—测试计量技术及仪器;一般工业技术—计量学]
  • 作者机构:[1]湖北工业大学机械工程学院,湖北武汉430068, [2]湖北省现代制造质量工程重点实验室,湖北武汉430068
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(No.51275157,No.51175154,No.51275158)
  • 相关项目:基于光楔姿态与条纹分析的多自由度运动误差测量方法
中文摘要:

用光学显微干涉法进行表面形貌测量时其深度测量范围的扩大和形貌测量精度的提高是一对矛盾。为此,本文设计出了一种基于波长轮换与相移扫描相结合的三波长表面形貌测量系统,并提出了一种基于椭圆拟合与相位差大小尺度相结合的相位提取与识别算法。将这种算法运用于多波长干涉图像的数据处理,有效地提高了形貌的整体测量精度,并拓展了深度测量范围。实验结果表明:在深度测量范围扩大近15倍的条件下,采用粗糙度国家基准校准的方波多刻线样板得到的表面粗糙度数据与校准数据的相对误差仅为4.12%,表明该系统在一定的深度范围内能够实现表面形貌的高精度测量。另外,针对该系统设计的多波长相位识别算法对环境噪声要求不高,可以支持系统的高噪声或在线测量。

英文摘要:

When optical microscopic interferometry is used to measure the surface topography, there is a contradiction between the enlargement of measuring interval and the improvement of measuring precision. Therefore, a three-wavelength interference measurement system for surface topography was designed based on wavelength switching and phase shift scanning. A data processing method for three wavelength interference images was proposed by using the phase extraction and recognition algorithm based on elliptic fitting and combined size scales of phase difference. The method was used to process multi-wavelength interformetric images, and it effectively improves the overall precision of surface topographic measurement and expands the measuring interval. Experimental results show that when the measurement interval is expanded to nearly 15 times, the relative measurement error of surface roughness of square wave specimen with multiple grooves is only 4.12% as compared to that of the data calibrated by China Metrology Institute. It concludes that the three wavelength interferometry realizes a high precision measurement for surface topography in a certain range. Moreover, the data processing method for multi-wavelength phase recognition has not higher demands for environment noise and can support system measurement in a higher noise environment in real time.

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期刊信息
  • 《光学精密工程》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 中国仪器仪表学会
  • 主编:曹健林
  • 地址:长春市东南湖大路3888号
  • 邮编:130033
  • 邮箱:gxjmgc@sina.com;gxjmgc@ciomp.ac.cn
  • 电话:0431-86176855 84613409传
  • 国际标准刊号:ISSN:1004-924X
  • 国内统一刊号:ISSN:22-1198/TH
  • 邮发代号:12-166
  • 获奖情况:
  • 三次获得“百种中国杰出学术期刊”,2006年获得中国科协择优支持基金,2007年获“吉林省新闻出版精品期刊奖”,2008年获“中国精品科技期刊”,2012年《光学精密工程》看在的3篇论文获得中国百...,第三届中国出版政府奖提名奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:22699