收藏本站
《中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所)》 2018年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

用于超薄透明材料厚度测量的共焦显微镜设计

肖海东  
【摘要】:近年来,伴随着科学技术的快速发展,透明材料的制造水平和工艺手段不断提升,出现了大量新型产品,超薄透明材料是其中的典型代表。一般地,将厚度不超过1.5mm的透明材料称为超薄透明材料。与普通透明材料相比,超薄透明材料的柔性更强、光学性能也更优秀。相应地,作为影响超薄透明材料质量的重要参数之一,人们对其厚度的测量要求也越来越高。这也向超薄透明材料厚度测量提出了新的、更高的挑战,厚度测量的新方法、新技术的研究势在必行。本文通过对国内外多种透明材料厚度测量方法的调研分析,提出了一种采用共焦显微镜测量超薄透明材料厚度的方法。该方法是在共焦显微成像原理的基础上,利用其轴向层析特性,并结合高精度位移平台使被测样品的上、下表面分别与显微物镜焦平面重合,然后通过探测器接收到被测样品上、下表面反射光信号;在探测器接收到两次光信号的时间间隔内,根据位移平台的位移量就可以计算被测样品的厚度。该方法的特点是:通用性强、分辨率高、测量范围匹配超薄透明材料的厚度范围,实现了非接触式、高精度测量超薄透明材料的厚度。本文以傅里叶光学理论为基础,分析了共焦显微成像原理,推导了共焦光学显微成像点扩散函数,研究了数值孔径、照明波长和针孔等因素对系统分辨率的影响,建立了透明材料厚度测量的物理模型,为系统的设计和样机搭建提供了理论基础和计算依据。阐述了超薄透明材料厚度测量的原理和总体结构设计,确定了共焦显微系统的结构参数和系统的光路方案,重点设计了光学系统、机械结构、针孔的安装和调节装置,分析了光学系统的公差。最后搭建原理样机,验证了测量方法的可行性,并分析了测量误差的来源。
【学位授予单位】:中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TH742

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 罗刚银;王弼陡;缪鹏;王磊;王钟周;钱庆;钱俊;;激光共聚焦近红外荧光扫描系统光学设计[J];应用光学;2015年01期
2 丛赫曦;王书涛;李园园;王玉田;;基于光反射的高温玻璃厚度在线检测技术[J];红外与激光工程;2011年07期
3 范应娟;张艳军;;基于Zemax的He-Ne激光光束聚焦物镜的设计[J];应用光学;2010年06期
4 张景超;王玉田;杨程;尚明丽;;基于CCD技术的玻璃测厚系统[J];压电与声光;2010年01期
5 周坤;季海焦;刘海滨;;激光三角法测量中被测物表面特性对测量精度影响的分析[J];光学与光电技术;2009年02期
6 刘志海;;改革开放30年平板玻璃行业实现大跨越[J];中国建材;2009年04期
7 杜晓强;王伟;王召巴;;玻璃厚度在线检测系统的研究[J];红外;2008年12期
8 张佰恒;张景焘;;我国玻璃行业近期发展环境及趋势分析[J];中国建材;2008年04期
9 李亚标,王宝光,郑义忠,刘力双,卢慧卿;高精度电容式动态薄膜测厚仪的研制[J];现代仪器;2005年03期
10 张宏伟,张国雄,李真,史颖;非接触光学测头在金属强反射表面测量中的应用[J];天津大学学报;2004年10期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 李海燕;多功能共焦表面测量系统研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 闫玺;激光双路对称透射法对平板玻璃厚度测试的研究[D];燕山大学;2012年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李梦朝;谢杰;常相辉;刘其军;樊代和;;非接触千分尺的设计及实验验证[J];大学物理;2017年12期
2 祝楠楠;王弼陡;罗刚银;;基于ARM的双色近红外荧光扫描系统[J];现代电子技术;2017年18期
3 武俊峰;舒风风;吴一辉;;用于激光测振的可调扩束聚焦镜设计[J];激光与光电子学进展;2017年06期
4 肖长江;张景超;郑连军;;玻璃在线激光测厚误差的透反互补抑制[J];光子学报;2017年02期
5 张洪飞;谈梦科;及少勇;李龙谭;郭汉明;;激光共聚焦扫描显微镜的光学设计[J];光学仪器;2016年03期
6 单宝华;张博一;严雨;;高速冲击荷载作用后泡沫铝夹层板表观变形立体视觉测量[J];振动与冲击;2015年16期
7 罗刚银;王弼陡;缪鹏;王磊;田浩然;钱庆;王钟周;;近红外荧光扫描用共聚焦光学系统设计[J];激光与红外;2015年05期
8 祖汉松;张厚江;贺昌勇;周卢婧;;人造板厚度激光非接触测量研究[J];西北林学院学报;2015年02期
9 李冬冬;王永强;许增朴;周聪玲;;激光三角法在物面倾斜时的测量误差研究[J];传感器与微系统;2015年02期
10 罗刚银;王弼陡;缪鹏;王磊;王钟周;钱庆;钱俊;;激光共聚焦近红外荧光扫描系统光学设计[J];应用光学;2015年01期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 马森;光线扫描超分辨率精密表面干涉在线测量系统研究[D];北京交通大学;2017年
2 张浩;表面计量学中样条滤波器理论的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 肖海东;用于超薄透明材料厚度测量的共焦显微镜设计[D];中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所);2018年
2 李丽淋;非接触式透镜中心厚度检测信号的数值融合与处理研究[D];江苏大学;2016年
3 李天植;共焦法测透明材料厚度系统及其数据处理技术的研究[D];长春理工大学;2014年
4 孙峰;玻璃厚度在线测量系统的研制[D];大连理工大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 胡茂海;杨晓春;;共聚焦显微镜激光高速扫描控制系统设计及实现[J];应用光学;2011年04期
2 范应娟;张艳军;;基于Zemax的He-Ne激光光束聚焦物镜的设计[J];应用光学;2010年06期
3 黄航星;金伟民;鲁丁;;一款超薄非球面手机镜头设计[J];应用光学;2010年03期
4 宋东璠;张萍;王诚;张韧剑;任兆玉;白晋涛;;基于ZEMAX的手机摄像镜头设计[J];应用光学;2010年01期
5 李海燕;朱敏;卢洪义;;视场外激光对CCD成像制导武器的干扰研究[J];红外与激光工程;2009年01期
6 贾治国;卢治功;;在线厚度检测技术[J];仪表技术;2009年02期
7 刘茂超;张雷;刘沛沛;邸兴;白晋涛;;300万像素手机镜头设计[J];应用光学;2008年06期
8 丁振勇;叶露;沈相衡;;激光与可见光系统光轴平行性检测[J];红外与激光工程;2008年05期
9 韩超;王小妮;;基于MATLAB的红外/射线图像增强方法研究[J];红外;2008年02期
10 王玉田;杨妮;林晓琳;;基于CCD技术的浮法玻璃厚度测量系统的研究[J];仪表技术与传感器;2007年06期
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 黄琳;激光共焦扫描显微镜系统中显微图像处理的研究[D];南京理工大学;2007年
2 胡涛;机器视觉中的自动调焦及形貌恢复技术研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
3 许景波;高斯滤波器逼近理论与应用研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
4 柳忠尧;用于掩模板表面形貌测量的外差干涉显微系统的研究[D];清华大学;2004年
5 惠梅;表面微观形貌测量中相移干涉术的算法与实验研究[D];中国科学院西安光学精密机械研究所;2001年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 吴太广;数字图像相关方法及其应用研究[D];长沙理工大学;2010年
2 朱宝旭;基于CCD的尺寸参量通用检测系统[D];哈尔滨工业大学;2006年
3 陈阳;光学式非接触厚度-微位移测量仪的研制[D];哈尔滨理工大学;2003年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 马振生;透明材料雾度的测量[J];照明工程学报;1997年03期
2 上官赢;刘朋;张军军;白克强;段军;;多焦点激光分离厚透明材料[J];中国激光;2017年11期
3 李芙蓉;;透明材料装饰品的实用功能[J];科技创新与应用;2013年07期
4 高明,弥谦;透明材料表面粗糙度的测量[J];应用光学;1997年06期
5 张静;乔俊玲;;透明材料在外观设计相同或者相近似判断中的应用与分析[J];专利代理;2018年02期
6 任振华;;典型透明材料技术特性研究[J];南方农机;2015年03期
7 李晓媛;;从吉冈德仁作品中看材料、结构、概念之间的关系[J];艺术科技;2017年01期
8 金远伟;王娅冰;吴庆春;汪连城;赵斌;;基于PASCO平台的透明材料折射率的测量[J];大学物理;2018年03期
9 杨磊;董晶;李要辉;;飞行器透明材料抗鸟撞强度的评价方法分析[J];中国建材科技;2013年04期
10 周春怀,王军;纯水塑料瓶透明用材料的选择[J];塑料科技;1999年02期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 董文倩;白亮;唐晓翀;;浅析透明材料在外观设计中的保护范围及申请策略[A];2014年中华全国专利代理人协会年会第五届知识产权论坛论文(第二部分)[C];2014年
2 何志峰;朱海斌;马沁巍;马少鹏;;透明材料线接触面积的实验研究[A];北京力学会第二十三届学术年会会议论文集[C];2017年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 张宁;基于复色共焦法的透明材料厚度检测系统研究[D];长春理工大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 肖海东;用于超薄透明材料厚度测量的共焦显微镜设计[D];中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所);2018年
2 李珊珊;透明与非透明[D];南京艺术学院;2017年
3 熊益华;穿透的空间—透明材料雕塑研究[D];中国美术学院;2013年
4 苏玉靖;透明材料厚度检测系统光学设计[D];长春理工大学;2012年
5 王大勇;飞机驾驶舱透明材料研发项目质量管理研究[D];东北大学;2010年
6 刘少云;产品设计中典型透明材料美学性能研究及数据库建立[D];哈尔滨理工大学;2014年
7 张德祥;飞秒激光加工微光学元件[D];天津大学;2007年
8 黄凯;用光力学方法测试透明材料初应力的研究[D];天津大学;2004年
9 欧迎春;玻璃、胶片表面和界面性质对夹层玻璃粘接性能的影响[D];中国建筑材料科学研究院;2004年
10 赵文云;激光散光法在透明板壳构件内部应力实测中的应用[D];天津大学;2006年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026