白光干涉法三维面型重构仿真研究.pdf

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1、第29卷第3期光电技术应用Vo1．29．NO．32014年6月ELECTRO．OPTICTECHNOLOGYAPPLICAT10NJune，2014·测试、试验与仿真·白光干涉法三维面型重构仿真研究杨宝磊，李丹，朱南南，曹增辉，孙腾飞，郑田甜，张骏(烟台大学光电信息科学技术学院，山东烟台264005)摘要：采用Twyman光路结构和LED为光源进行白光干涉三维测量，对干涉图像及元件面型的重构算法进行了仿真研究。使用Matlab软件，选取了两种面型结构函数，仿真得出重构的面型，选取5个参考点进行了对比。研究结果表明，白光干涉测量具有高精度、测量时间短、相对误差

2、小于0．5％。关键词：白光干涉测量；三维面型重构；Matlab；相对误差中图分类号：0436文献标识码：A文章编号：1673．1255(2014)一03—0071—05ResearchOilThree—dimensionalSurfaceRec0nstructi0nMethodofWhiteLightInterferometryYANGBao—lei，LIDan，ZHUNan-nan，CAOZeng—hui，SUNTeng—fei，ZHENGTian-tian，ZHANGJun(Schoolofopto-electronicInformationScienc

3、e&Technology，YantaiUniversity，Yantai264005，ChinaJAbstract：TwymanopticalcircuitstructureandLEDlightsourceareusedinwhitelightthree-dimensionalin—terferometry．Thereconstructionalgorithmsofinterferenceimagesandcomponentsurfacearesimulated．UsingMat—labsoftware，twokindsofsurfacestructure

4、functionsarechosentosimulatethereconstructedsurfaceandchoosefivereferencepointstocompare．Researchresultsshowthatwhiteinterferometryhashighaccuracy，shortmeasure·menttimeandrelativeerroriSlessthan0．5％．Kevwords：whitelightinterferometry；three—dimensionalsurfacereconstruction；Matlab；rel

5、ativee／For在精密仪器组装和光学表面加工过程中，掌握生干涉条纹，干涉条纹的相位信息对应着表面的轮元件表面几何和表面纹理具有重要意义。三维测量廓变化。国内外基于光的干涉原理提出了很多测量技术是一种测量面型结构的立体可视化技术，分为方法。如相移干涉法、外差干涉法[10-131"~激光全息接触式和非接触式两种。接触式扫描大多是逐点干涉n。、散斑干涉。1等。在相移干涉显微技术和白扫描，测量时容易对元件造成损坏，且测量速度相对光干涉技术的基础上，Matsui提出了一种新的光学非接触测量要慢，尤其在测量有沟槽，凸凹不平等不非接触测量方法垂直扫描白光干涉法口”。该

6、测量方连续的表面时具有很大缺陷。非接触测量是在不需法具有高精度、大量程、测量表面时间短等优点。要接触被测物体的前提下进行精确测量，对于不连以Twyman干涉仪为模型，利用了垂直扫描白续的电子元件和光学元件的表面可进行很好的测光干涉法的原理，通过Matlab仿真得到干涉图，并由量，而且具有测量速度快，精确度高，信息量大等优干涉图得到元件的面型结构。点，是一种较为理想的三维面形测量方法。1原理分析光学干涉测量方法[2-71是用相干光照射表面，反射光与参考光叠加，当两束光满足干涉条件，则会产白光干涉技术采用白光作为光源，其特点是此收稿日期：2014．01一O3基金

7、项目：国家自然科学基金项目(60277023)；山东省自然科学基金项目(ZR2011FM007)作者简介：杨宝磊(1987．)，男，山东省临沂人，烟台大学光电信息学院硕士研究生，主要从事光传输特性的研究72光电技术应用第29卷光谱范围很宽，但相干长度很短。只有在物光和参I(x，Y，，As)=—=}p∽(1+p，y，))+考光等光程位置时，才能明显地观察到干涉条纹。．(5)通过分析干涉条纹零光程差位置获取样品表面高吉p(JD，Y，U)COS[2k(2h(x，)一2As)]度信息，实现样品表面的三维测量。光学干涉法采式中，△s为5。与s的光程差。LED光源发射的

8、光谱用泰曼光路结构如图1所示。LED作为点光源发出是