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垂直扫描白光干涉系统数据处理及其在砂轮形貌测量中的应用

胡捷  
【摘要】:在生产加工高速发展的今天,物件表面三维形貌的测量已经成为研究的重点。垂直扫描白光干涉测量技术是一种面扫描测量技术,测量效率高,且具备精度高、大量程、无相位模糊等优势,已经在微观表面测量领域,尤其是含有沟槽或台阶的微电子器件测量方面得到了应用。本文对垂直扫描白光干涉法的测量原理及其数据处理方法做了介绍和分析,并对其在树脂金刚石砂轮表面测量中的应用进行了研究。 本文的主要内容和创新点如下: (1)详细介绍了由相移干涉技术和白光干涉技术相结合的垂直扫描白光干涉测量技术。根据其原理搭建了完整的光学成像系统,实现了白光干涉条纹的获取与保存,并对该光学系统的相关测量参数做出了分析。 (2)介绍和分析了用于垂直扫描白光干涉测量系统的几种常用的数据处理方法,根据白光干涉光强信号的性质,提出了一种基于高斯函数的粒子群优化算法,对仿真数据、含有阶高的微流道数据以及刻线样板采样数据进行了对比分析处理。 (3)将垂直扫描白光干涉测量系统应用于树脂金刚石砂轮表面形貌的测量,根据砂轮表面上金刚石磨粒和结合剂反射特性的不同,提出并验证了基于干涉光强最值差的磨粒识别理论。根据该理论给出了两种具体的识别方法,一种是简单的采用光强最值差的阈值法,并对阈值的选取做出了分析;另一种方法采用数据融合的技术,用边界过程特征值提取与识别磨粒。实验测试了不同采样间距对两种方法的影响,同时对两种方法做出了对比与总结。


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