表面粗糙度扫描干涉测量信号处理技术的研究

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1、哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要在表面测量方法中，光波干涉测量法具有较高的测量精度较好的空间分辨率被广泛使用。干涉显微镜是测量高精度表面的主要仪器，而光电信号处理系统是它的重要组成部分，本文研究基于干涉显微镜的扫描干涉表面信号的处理方法。本文在分析干涉显微镜结构的基础上，提出用CCD采集干涉条纹图像，用压电陶瓷驱动实现系统扫描。对于压电陶瓷的控制采用的是压电陶瓷建模分析与自适应逆控制方法，提高了控制精度。研究了压电陶瓷的驱动电源的工作原理，达到了位移精度的要求。研究了扫描干涉法测量表面粗糙度的原理。利用压电陶瓷微位移驱动器推动参考

2、镜实现扫描干涉，得到一系列不同扫描层面的千涉图像。利用计算机图像处理技术，对干涉条纹进行分析、处理、数据融合，有效地扩大了测量范围。文中提出了基于小波分析的干涉条纹滤波法，基于最优化算法的条纹提取方法，提高了条纹处理的精确度。最后，用标准的粗糙度样板对CCD进行了标定并对扫描干涉测量系统的不确定度进行了分析。关键词扫描;粗糙度;干涉显微镜;条纹处理哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractLight-waveinterferencemeasurementiswidelyused,becauseofitsupperprecisio

3、nandpreferablespatialresolutioninmanysurfacemeasures.Interferencemicroscopeisamaininstrumentofhighprecisionmeasureaboutsurfaceroughness,andphotoelectricsignalprocessisakeystepformeasurement,ascanninginterferencetheoryandasignalprocessmethodforsurfaceroughnessmeasuremen

4、tareresearchedinthepaper.Inthispaper,amethodthatinterferencefringeimageisgainedbyCCDandsystemscanningisrealizedbyPiezoelectricceramicisproposedonthebaseofanalyzinginterferencemicroscope.Thepiezoelectricceramiciscontrolledbypiezoelectricceramicmodelanalysisandadoptivein

5、versioncontrol,whichimprovesitscontrolprecision.Thispaperstudyonthetheoryofdrivepowerofpiezoelectricceramicandreachestherequestofdisplacementprecision.Ascanninginterferencetheoryformeasuringsurfaceroughnessisstudiedonthispaper.Thepiezoelectricmicro-displacementactuator

6、isusedtopushreferencemirrorstorealizescanninginterferenceinthepaper,andthenaseriesofdifferentscanninglayerinterferenceimagecanbegained.Usingcomputerimageprocessingtechnologytoanalyze,treatinterferencestripeimageandrealizedatefusion,themeasurementrangiseffectivelyexpand

7、ed.Inthispaper,interferencestripefilterprocessingmethodbasedonwaveletanalysisisproposed,andinterferencestripextractingmethodbasedonoptimizationarithmeticisused.Asaresult,thetreatingprecisionofinterferencestripeisimproved.Finally,CCDpixelsarecalibratedbystandardroughnes

8、sscreed,anduncertaintyofscanninginterferencesystemisanalyzed.Keywords:scanning;roughness;interferencemicroscope;fring