基于泰曼—格林干涉理論的光學表面形貌分析.pdf

1、隨著科學技術(shù)的迅速發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量檢測要求越來越高，新的測量方法也不斷地涌現(xiàn)。本文利用激光作為干涉源，并依據(jù)泰曼—格林干涉原理和Zernike多項式波面重構(gòu)方法，設計并實做了一套干涉測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)由圖像采集和圖像處理二部分組成。整個系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、量程大及測量精度高等優(yōu)點。
　　本文的研究工作與內(nèi)容主要包括以下幾個方面：
　　(1)根據(jù)工業(yè)應用中對材料光學表面輪廓及參數(shù)測量的需要，分析各種表面輪廓測量方法，確定了以泰

2、曼—格林干涉裝置為基礎的光學表面形貌測量系統(tǒng)。
　　(2)依據(jù)泰曼—格林干涉原理設計了干涉測量裝置的光學系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。在分析各種影響因素的基礎上，通過計算，確定相應光學元件的詳細參數(shù)，然后根據(jù)這些參數(shù)制作整套光學元件支架，形成光學測量實驗裝置。
　　(3)提出并實現(xiàn)了一種單幅干涉圓條紋自動化處理方法，并對干涉圖的預處理技術(shù)進行了詳細的研究。針對濾波平滑、二值化、條紋細化、條紋修補、條紋跟蹤和標記等過程中的算法進行了研究與改進，最

3、后獲得一幅連通性好的單像素干涉條紋圖。
　　(4)研究了光波波前重構(gòu)方法，將Zernike多項式波前重構(gòu)法用于干涉圖擬合光學干涉波面的處理中，并用Matlab編寫了相關(guān)數(shù)據(jù)處理程序，該程序可以對待測樣品光學表面形貌及平整度等進行分析處理。
　　(5)通過對浸鎳拋光盤基片的表面和鋁制拋光盤基片的表面對比測量，驗證了儀器的精度及實用性。測量結(jié)果表明：PV的重復測量精度為0.084λ；RMS的重復測量精度為0.056λ；系統(tǒng)不確定