白光掃描干涉測量方法與系統(tǒng)的研究.pdf

1、超精密加工技術的發(fā)展對檢測技術提出了更高的要求，超精密檢測技術應運而生。白光掃描干涉術作為一種重要的測量方法具有非接觸、測量速度快等優(yōu)點，被廣泛應用于超精密檢測領域。目前，對該技術的研究主要集中在提高測量精度、測量效率與擴展測量范圍等方面。本課題圍繞這一主題展開工作，在對白光掃描干涉術的測量機理與測量過程進行深入研究的基礎上，基于納米測量機(NMM)構建了白光顯微干涉測試系統(tǒng)。本文涉及的主要工作包括：
　　 1、系統(tǒng)論述了白光掃

2、描干涉術的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。對目前廣泛使用的白光干涉信號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的理論推導與實驗分析，得出了各類具體方法的適用特點。
　　 2、以納米測量機(NMM)為定位平臺構建白光顯微干涉測試系統(tǒng)。該系統(tǒng)不但可以進行垂直掃描，也能夠實現(xiàn)傾斜掃描、變速掃描并具有薄膜結構測試功能。利用NMM的大范圍定位能力，將測量范圍擴展到25 mm×25 mm×5 mm。所有運動及定位過程均由激光

3、干涉儀實時標定，減少了掃描步長誤差。
　　 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算精度的同時保證了較高的計算效率。在信號處理中，首先定位干涉信號的重心位置，將相位提取限制在零級條紋。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量誤差。
　　 4、提出了針對大尺度臺階結構的變速掃描策略。基于本套系統(tǒng)開發(fā)了兩種具體的實現(xiàn)方式：基于預定義模式的變速掃描和基于自動對焦模

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)域加速運行，提高了這類臺階結構的測試效率。
　　 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量范圍的同時，擴展了白光掃描干涉術的水平測量范圍，且無需拼接過程。毫米量級的水平范圍測試僅需一次掃描即可完成。同時，由于本方法使用雙角度配置的掃描方式，簡化了實驗調整過程。
　　 6、提出了基于圖像分割技術的薄膜結