同步相移剪切干涉在线表面精密测量研究

【摘要】： 随着微电子、微机电系统(MEMS)、光电子信息技术和航空航天技术等的快速发展,对表面质量,如光学元件表面、硅晶片表面、磁盘等高精密信息基体及其他精密装备零部件等表面质量要求正稳步提高,表面在线精密测量及质量控制问题变得更为突出。本文提出研究了一种同步相移剪切干涉表面形状在线精密测量系统,以解决高精密表面在线测量问题。具体工作如下: (1)研究同步相移剪切干涉测量系统的基本原理,完成其总体设计; (2)研究紧密、稳定、共光路、方便剪切量调整的剪切单元;研究同步相移原理,设计CCD摄像机的同步采集方案;在此基础上建立同步相移剪切干涉测量系统的实验装置; (3)研究剪切干涉图的相位恢复算法,包括相移算法、相位去包裹算法、剪切量的求取; (4)研究OpenGL三维表面显示技术,在VC++平台上建立包括图像采集、数据处理和结果显示的测量软件,并对整个测量系统进行实验测试; (5)对测量系统的抗振特性进行分析,重点对同步相移技术的抗振特性进行理论分析,并建立同步相移抗振特性验证实验,验证其抗振特性。 研究和实验结果证明,所设计的同步相移剪切干涉测量系统具有高精度,高的可靠稳定性,良好的抗振特性,适合精密表面加工在线测量需要。