激光衍射法細(xì)圓柱體直徑測量技術(shù)研究.pdf

1、微細(xì)軸、引線等細(xì)圓柱體廣泛應(yīng)用于航空、航天、軍工及民用領(lǐng)域，對其直徑精密而高效的測量能夠提高這類零件的精度，進而提高使用這類零件的儀器或武器的性能、降低次品率和生產(chǎn)成本、增加生產(chǎn)效率、減小資源消耗，因此對細(xì)圓柱體直徑測量技術(shù)進行研究有重要意義。
　　本文以提高激光衍射法細(xì)圓柱體直徑測量精度為主要目的，在查閱大量國內(nèi)外文獻，詳細(xì)分析國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，主要完成了以下幾方面的研究內(nèi)容：
　　首先，提出了一種衍射法測量細(xì)圓柱

2、直徑的矢量模型。該模型以半無限大金屬屏的矢量衍射場和基于電磁場理論的巴俾涅原理為理論基礎(chǔ)，充分考慮入射光束的偏振特性，包括E偏振下的衍射模型和H偏振下的衍射模型。實驗結(jié)果表明使用矢量模型測量細(xì)圓柱體直徑可以獲得更高的測量精度。
　　其次，研制了一套基于激光衍射的細(xì)圓柱體直徑測量系統(tǒng)。測量系統(tǒng)選用半導(dǎo)體激光器(LD)作為光源，通過偏振片產(chǎn)生線偏振光，面陣CCD作為衍射花樣接收器。系統(tǒng)的測量范圍是0.05～0.5mm。
　　系統(tǒng)

3、研究了細(xì)圓柱體實測衍射花樣的形成。針對細(xì)圓柱體理想衍射花樣和實測衍射花樣的差異，從白噪聲、光源的高斯特性、細(xì)圓柱體空間位置及外界擾動和焦點光斑等四個方面研究了實測衍射花樣。詳細(xì)分析了各個因素對實測衍射花樣的影響，并對各個影響因素進行了相應(yīng)的計算機仿真。仿真實驗與細(xì)圓柱體的實測衍射花樣進行了比對，表明理論分析結(jié)果的正確性。
　　設(shè)計了一種細(xì)圓柱體有效衍射信息的零相位濾波算法。根據(jù)細(xì)圓柱體衍射花樣處理的特殊性，在分析常用濾波算法的基礎(chǔ)

4、上，確定并設(shè)計了用于零相位濾波算法的切比雪夫Ⅱ型濾波器。對零相位濾波器、中值濾波器和平均值濾波器進行了實測比對和仿真實驗比對。比對結(jié)果證明該算法可以獲得更理想的濾波效果。
　　然后，對線陣CCD和面陣CCD在細(xì)圓柱體直徑測量中的應(yīng)用進行了分析，研究了從面陣CCD接收的細(xì)圓柱體衍射花樣中提取有效衍射信息問題。為實現(xiàn)準(zhǔn)確提取衍射特征信息的位置，對零相位濾波后有效衍射信息使用三次樣條插值進行了亞像素細(xì)分。
　　提出了一種加權(quán)的提取