大范围白光干涉光学轮廓仪结构设计

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1、华中科技大学硕士学位论文分类号学号M201270529学校代码10487密级硕士学位论文大范围白光干涉光学轮廓仪结构设计学位申请人：李千学科专业：精密仪器及机械指导教师：刘晓军教授蒋向前教授答辩日期：2015年5月14日华中科技大学硕士学位论文AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofPhilosophyStructuredesignofwhitelightinterferermeterwithlargerangeCandidate:

2、LiQianMajor:PrecisionInstrument&MachinerySupervisor:Prof.LiuXiaojunProf.JiangXiangqianHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay,2015华中科技大学硕士学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，

3、均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在_____年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科

4、技大学硕士学位论文摘要白光干涉轮廓仪具有非接触、高精度特点，尤其适合结构性表面测量。针对诸如MEMS、微光学元件等结构性表面水平和垂直大范围测量需求，研究大范围白光干涉光学轮廓仪，具有重要实用意义。本文设计大范围白光干涉光学轮廓仪的垂直和水平扫描系统机械结构，主要研究内容与成果包括：1.针对MEMS、微光学等结构性表面微观形貌测量需求，在分析白光干涉垂直扫描表面形貌测量原理基础上，设计了大范围白光干涉光学轮廓仪的整体方案和系统架构。2.设计了粗精两级驱动的大范围高分辨垂直扫描定位系统。粗驱动部分由步进电机与滚珠丝杠组成，垂直扫描范围可达8m

5、m，分辨率<1µm。精驱动部分由压电陶瓷、柔性铰链组成，扫描范围大于20µm，分辨率1nm。并对柔性铰链、角度调节装置、仪器的固有频率特性等进行了ANSYS优化仿真设计。3.设计了一种大范围共面水平扫描二维工作台，具有结构紧凑，双向运动关系装调方便，保证良好的运行平面度和扫描定位精度。4.设计了光栅干涉垂直扫描位移计量系统，其结合光栅衍射偏振干涉，实现垂直扫描位移的大范围、高分辨计量。5.在前述基础上，建构了大范围白光干涉光学轮廓仪的垂直和水平扫描系统，配合显微干涉及图像获取与分析软件系统，进行了系统测试，取得了良好的性能验证。关键词：白光

6、干涉仪垂直扫描测量结构设计I华中科技大学硕士学位论文AbstractThewightlightinterferermeter(WLI)isespeciallysuitableforstructuresurfacemeasurement,foritscharacteristicsofnon-contactandhighprecision.Forverticalandhorizontalmeasurementwithlargerangedemandofstructuresurface,suchasMEMSandmicro-optics,itis

7、ofapplicationsignificancetodoresearchintoWLI.DesignaverticalandhorizontalscanningmechanicalstructureofWLIinthistext.Theresearchmainlyincludes:1,Formeasurementdemandofstructuremicrotopography,suchasMEMSandmicro-optics,designanoverallprogramandsystemarchitectureofWLIwithlarg

8、erangeonthebasisofWLIverticalscanningsurfacetopographymeasurementtheory.2.Designcoarse-fi