顯微條紋投影系統(tǒng)與測(cè)量方法研究.pdf

1、近年來(lái)隨著微納技術(shù)的迅速發(fā)展，各種高精密微小元器件得到了廣泛的使用，這對(duì)檢測(cè)方法提出了更高的要求。傳統(tǒng)方法已經(jīng)無(wú)法滿足新器件的檢測(cè)需求，需要有更新的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)這一功能，條紋投影術(shù)和顯微系統(tǒng)相結(jié)合的三維形貌測(cè)量方法就是針對(duì)這種需求而提出的。具體來(lái)說(shuō)本文主要做了以下幾個(gè)方面的工作：
　　 1、通過(guò)閱讀文獻(xiàn)，分析了國(guó)內(nèi)外條紋投影測(cè)量技術(shù)的研究現(xiàn)狀，選定顯微條紋投影測(cè)量系統(tǒng)和方法進(jìn)行研究，用于微小元器件的三維輪廓測(cè)量。
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2、、研究了相移法測(cè)量物體三維輪廓信息的原理。首先分析了相位提取和相位展開(kāi)算法，并提出利用五步相移法進(jìn)行相位提取，利用基于留數(shù)去除的算法進(jìn)行相位展開(kāi)。
　　 3、搭建測(cè)量系統(tǒng)。其中硬件部分主要包括：光學(xué)投影模塊和圖像采集模塊等；軟件部分主要包括Labview編寫的正弦條紋生成模塊、圖像采集存儲(chǔ)模塊、Matlab編寫的相位提取模塊、相位展開(kāi)模塊、系統(tǒng)標(biāo)定模塊及物體輪廓生成模塊等。
　　 4、進(jìn)行系統(tǒng)標(biāo)定。首先研究了測(cè)量模型，然

3、后在此基礎(chǔ)上提出兩種系統(tǒng)標(biāo)定方案：投射均勻條紋，因?yàn)橛行РㄩL(zhǎng)是一個(gè)變量，所以要對(duì)測(cè)量空間內(nèi)的所有點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)定；投射變形條紋，此時(shí)有效波長(zhǎng)為一個(gè)常量，只需取一點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)定，得出有效波長(zhǎng)即可。本文利用第一種方法完成了對(duì)系統(tǒng)Z向的標(biāo)定，并對(duì)其標(biāo)定結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。
　　 5、利用系統(tǒng)完成對(duì)微小元器件的測(cè)量。首先利用五步相移法和陶瓷板對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行重復(fù)性、精度等一系列的測(cè)試，其測(cè)量范圍為毫米級(jí)、精度為微米級(jí)，最后利用本系統(tǒng)完成對(duì)硬幣表面圖案的測(cè)量，