本文進(jìn)行了彩色共聚焦技術(shù)用于物體表面三維形貌測量的研究。詳細(xì)分析了彩色共聚焦的測量原理,設(shè)計了彩色共聚焦系統(tǒng)的關(guān)鍵光學(xué)元件-色散物鏡,并成功搭建了彩色共聚焦形貌測量系統(tǒng),并將其用于測量和復(fù)原物體表面微觀三維形貌;使用了彩色相機(jī)替代光譜儀,作為彩色共聚焦系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接收裝置,更有益于工業(yè)化使用;配合數(shù)字微鏡器件(digital micro-mirror devices,DMD)的研究,為并行彩色共聚焦技術(shù)的研究打下基礎(chǔ)。本文主要研究內(nèi)容如下:(1)分析彩色共聚焦技術(shù)的基本原理,分析影響系統(tǒng)性能的主要因素。根據(jù)任務(wù)需求,設(shè)計系統(tǒng)關(guān)鍵元件-色散物鏡,在合理選擇硬件的基礎(chǔ)上,搭建了一套彩色共聚焦三維形貌測量系統(tǒng),該系統(tǒng)在4倍物鏡下,測量精度達(dá)到亞微米級,測量范圍達(dá)到1100μm。(2)為節(jié)約系統(tǒng)成本,及利于系統(tǒng)集成,使用彩色相機(jī)替代光譜儀,作為彩色共聚焦數(shù)據(jù)的采集裝置。針對彩色相機(jī)圖像顏色的軸向信息標(biāo)定難題,提出了顏色轉(zhuǎn)換算法,并完成了測量系統(tǒng)的圖像處理和數(shù)據(jù)處理算法設(shè)計。(3)利用搭建的彩色共聚焦三維形貌測量系統(tǒng)進(jìn)行實驗研究。通過標(biāo)定實驗,驗證了顏色轉(zhuǎn)換算法的準(zhǔn)確度;通過臺階高度實驗,驗證了該...

【文章來源】： 華僑大學(xué)福建省

【文章頁數(shù)】：92 頁

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 引言
    1.1 課題來源
    1.2 課題研究的背景及意義
    1.3 彩色共聚焦技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 彩色共聚焦技術(shù)的國外研究現(xiàn)狀
        1.3.2 彩色共聚焦技術(shù)的國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.4 課題研究思路
    1.5 本文主要內(nèi)容
第2章 彩色共聚焦測量理論
    2.1 彩色共聚焦技術(shù)的測量原理
    2.2 DMD工作原理
    2.3 彩色共聚焦系統(tǒng)性能分析
        2.3.1 復(fù)色光源
        2.3.2 物鏡數(shù)值孔徑
        2.3.3 小孔直徑
    2.4 色散物鏡設(shè)計
        2.4.1 元件色散方式
        2.4.2 ZEMAX設(shè)計仿真
    2.5 本章小結(jié)
第3章 彩色共聚焦系統(tǒng)搭建
    3.1 測量系統(tǒng)介紹
    3.2 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)選型
    3.3 系統(tǒng)搭建
    3.4 本章小結(jié)
第4章 彩色共聚焦形貌測量系統(tǒng)的顏色轉(zhuǎn)換算法研究
    4.1 顏色轉(zhuǎn)換算法的提出
    4.2 顏色模型
        4.2.1 工業(yè)模型
        4.2.2 色度學(xué)模型
        4.2.3 視覺模型
    4.3 顏色轉(zhuǎn)換算法選擇
    4.4 標(biāo)定實驗
    4.5 本章小結(jié)
第5章 彩色共聚焦形貌測量系統(tǒng)實驗研究與誤差分析
    5.1 臺階高度測量
        5.1.1 臺階實驗設(shè)計
        5.1.2 誤差分析
        5.1.3 與光譜儀的對比實驗
    5.2 基于DMD的并行彩色共聚焦臺階測量實驗
    5.3 單點彩色共聚焦系統(tǒng)硬幣表面三維形貌還原實驗
        5.3.1 實驗方案設(shè)計
        5.3.2 誤差分析
    5.4 并行彩色共聚焦硬幣表面三維形貌還原實驗
    5.5 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 全文工作總結(jié)
    6.2 本文創(chuàng)新之處
    6.3 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
附錄A 位移臺運動控制程序及圖像處理程序
個人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文與研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[2]基于色散鏡頭的光學(xué)相干顯微成像[D]. 張伍聰.廣東工業(yè)大學(xué). 2018
[3]連續(xù)光譜絕對位置測量方法研究[D]. 陳長春.合肥工業(yè)大學(xué). 2018
[4]彩色共聚焦測量系統(tǒng)光學(xué)設(shè)計與實驗研究[D]. 李煌.華僑大學(xué). 2017
[5]白光干涉儀的可用性研究[D]. 袁麗.華中科技大學(xué). 2013
[6]表面三維形貌測量方法研究[D]. 倪媛.山東大學(xué). 2009



本文編號：3537925