白光干涉大范围表面测量的重构与拼接算法的研究

论文摘要

超精密加工技术的发展对表面轮廓检测的要求越来越高。对MEMS微机电系统、微透镜阵列等精密元件进行轮廓测量时,不仅要求测量精度高,而且要求测量范围大。垂直扫描白光干涉测量法能够满足轮廓测量高精度的要求,但是该方法测量范围小。针对白光干涉扫描法测量范围不足这一问题,本文主要开展了如下的研究工作:1、针对三维表面形貌重构算法,研究了噪声、采样步距、相干长度对重构算法的影响。对于Stoilov重构算法存在误差的问题,改进了重构算法。通过对白光干涉信号调制度进行补偿,实现了干涉信号的校正。仿真实验结果表明,改进后的算法能够有效提高表面形貌的重构精度。2、针对表面形貌大范围测量的拼接问题,研究了局部特征不变性原理,将尺度空间理论应用于表面形貌特征点的提取。分析了特征点的检测与定位原理,研究了特征点匹配和三维数据融合算法。仿真测试和拼接实验结果表明,三维表面形貌拼接算法能够有效实现表面形貌的拼接。3、基于Visual Studio 2013开发环境,设计了三维表面形貌拼接软件系统。该系统采用模块化设计,实现了三维表面形貌拼接过程中的图像采集、表面重构、数据拼接、运动控制、数据分析评定等功能。4、采用自主研发的三维表面形貌拼接软件系统进行表面形貌拼接实验,实验结果表明,三维表面形貌的水平拼接精度达到0.85μm,纵向拼接精度达到0.005μm。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
•   1.1 课题研究目的及意义
•   1.2 国内外研究概况
•   1.3 本文的安排
•   1.4 课题来源
• 2 白光干涉大范围表面形貌测量
•   2.1 白光干涉测量原理
•   2.2 大范围表面形貌测量
•   2.3 测量软件系统
•   2.4 本章小结
• 3 三维表面形貌白光干涉重构算法
•   3.1 表面形貌重构算法分析
•   3.2 重构算法的影响因素
•   3.3 Stoilov重构算法的改进
•   3.4 本章小结
• 4 基于局部不变特征的三维表面形貌拼接算法
•   4.1 表面形貌特征分析
•   4.2 表面形貌特征提取算法
•   4.3 特征点匹配
•   4.4 三维表面形貌融合算法
•   4.5 拼接仿真与实例分析
•   4.6 本章小结
• 5 测量系统和实验分析
•   5.1 测量软件系统
•   5.2 三维表面形貌拼接试验
•   5.3 拼接误差分析
•   5.4 本章小结
• 6 总结与展望
•   6.1 全文总结
•   6.2 对未来工作的展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 张中宇

导师: 常素萍

关键词: 白光干涉,重构算法,三维拼接,区域特征,软件系统

来源: 华中科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑,信息科技

专业: 物理学,仪器仪表工业,计算机软件及计算机应用

单位: 华中科技大学

基金: 国家自然科学基金:磁悬浮式溯源触针表面形貌测量关键技术和理论研究(课题编号:51675207)

分类号: TH74;O436.1;TP301.6

总页数: 94

文件大小: 7760K

下载量: 193