基于泰曼-格林干涉的表面三維微觀形貌測量的研究.pdf

1、表面三維微觀形貌檢測是獲取零件表面微觀幾何形狀的一種重要手段。作為光學(xué)測量的主要儀器，泰曼—格林干涉儀已成功應(yīng)用于物體平整度、粗糙度測量、平面位移、三維位移的測量。本文采用泰曼—格林干涉儀，結(jié)合相移技術(shù)對測量表面三維形貌技術(shù)展開了較為全面的理論與實驗研究。此種相移干涉術(shù)（PSI）具有結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)制方便、實時快速、高精度以及全場自動測量等優(yōu)點。 1.通過數(shù)學(xué)推導(dǎo)，討論了相移干涉術(shù)中條紋圖的光強信息到到被測物體表面高度之間的關(guān)系，并

2、給出了相應(yīng)的計算公式。針對相移干涉術(shù)的核心問題—相位提取技術(shù)，重點討論了兩種等步長相移法：Carre算法和Stoilov算法，并分析相移誤差和隨機光強誤差對兩者的影響。經(jīng)過對比討論與誤差分析，提出應(yīng)用Stoilov算法于物體表面微觀形貌的測量中，并在模擬和實驗中驗證了算法的可靠性與優(yōu)異性。 2.對用Stoilov算法提取出來的相位進行去包裹處理，從而獲得被測物體的真實相位。但現(xiàn)階段，去包裹處理尚未有統(tǒng)一的評價標準，每種算法都是針

3、對某一具體問題提出的。因此，本文選取三種比較成熟的去包裹法，詳細介紹其算法原理與實現(xiàn)步驟，并在模擬圖應(yīng)用中作比較。結(jié)果發(fā)現(xiàn)預(yù)優(yōu)共軛梯度法（PCG）去包裹效果最佳、抗噪能力好。 本文基于VC++編寫了圖像采集、相移法、去包裹處理的程序，其中相移法程序可輸入實驗條紋圖，也可直接生成用戶自定義的模擬條紋圖。編寫了基于MATLAB的最小二乘法球面擬合算法，以便求得球面物體曲率。最后，測量了R=1000mm與R=2000mm標準樣塊的表面