基于白光干涉技术的表面粗糙度测量

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1、哈尔滨理T人学T学顾Ij学位论艾基于白光干涉技术的表面粗糙度测量摘要三维表面料糙度测量是从表面轮廓理论发展而来的一种测量方法，在航天、军工以及重大科研项目中都有广泛应用。而相移干涉术是光学测量理论的一种典型技术，它相比其他传统的测量方法而占，系统相对简单、调试相对容易、在线测量速度较快、测量精度更高，而且可以实现无值守测量。本文采用白光干涉相移理论建立测量系统，整个测量过程包括相移干涉、相位提取以及实验数据处理等。本文首先说明了三维表面粗糙度测量技术研究的意义，介绍了现今三维半H糙度及表面轮廓测量的现状和

2、发展，然后阐述及比较了表面三维粗糙度测量的各种方法。其中，主要提到了两种应用较广泛的相位算法——相位提取和相位解包裹。作为一种精密测量手段，相移技术的最大缺陷就是它对各种误差源的敏感性，包括相移机构必然存在的相移误差、光场当中非正弦性原理误差、系统探测器的自有误差等等，本文也对其分别进行了分析，探讨了对误差的补偿算法。依据提取出来的相位信息，计算出图像各点对应的高度值。然后，利用高斯评定理论建立表面轮廓的中线信息，分离出有用的粗糙度特征。最后，通过对表面粗糙度三维评定参数的研究，选取了有代表性的R。参数进

3、行实物测量，得到了表面各点高度差数据值，综合各种参数值还原三维表而粗糙度轮廓。实验系统采用宽带白光光源的卤钨灯‘作为测量光源，CCD传感器为图像采集装置，压电陶瓷晶体作为步进式相移器件，实现了整个测量的相移和数据采集。文中最后给出了实验分析及结果，数据显示文中理论分析基本与测量结果一致。关键词表面粗糙度；白光干涉；相移；滤波ResearchontheMeasurementofSurfaceRoughnessBasedonWhite．．1ightInterferenceAbstractlhree—dimen

4、sionalsurfaceroughnessmeasurementisderivedfromthetheoreticaldevelopmentofthesurfaceprofileintheaerospace，military．andmajorresearchprojectsarewidelyused．Thephaseshiftinginterferometryisthetneoryofatypicalopticalmeasurementtechnology，itcomparedtoothertradit

5、ionalmethodsofmeasurement，thesystemisrelativelysimple，relativelveasYtodebug，on—linemeasurementofspeed，higheraccuracyandcanbedutv．Ii'eemeasurements·Inthispaper,phase—shifttheoryofwhitelightinterferencemeasurementsystem，thewholemeasurementprocessincludingth

6、ephase．shiftinginterferometry，phaseextraction，processingofexperimentaldataandso0n．J"hispaperdescribesthethree—dimensionalsurfaceroughnessmeasuringtheslgniticanceoftechnology,todayintroducedthree—dimensionalroughnessandsunaceprofilemeasurementofthecurrents

7、ituationanddevelopment．thendescribesandcomparesthethree—dimensionalsurfaceroughnessmeasurementofaVarletyofmethods·Amongthem，themainreferencetothewiderapplication0fthephasetwoalgorithm。phaseextractionandphaseunwrapping．Asameansofprecisemeasurement，phaseshi

8、ftingtechniqueisitsbiggestdrawbackofthesensitivityofvariouserrorsources，includingthephaseshiftofthephaseshiftinherentinagencyerror,thelightfieldwhichtheprincipleofnon．sinusoidalerror,thesystemofitsownprobeerrors，etc