【摘要】：作為超精密檢測的重要手段,白光垂直掃描干涉術具有非接觸、分辨力高等特點,被廣泛應用在臺階高度測量、表面粗糙度測量、膜厚測量等領域。近年來,針對白光垂直掃描干涉術在特定應用領域進行的理論及系統(tǒng)研究,形成了新的研究熱點。在該背景下,本課題旨在研制一套高精度、高可靠的白光垂直掃描干涉儀系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括白光垂直掃描干涉儀測頭、測頭控制箱、下位機軟件和上位機軟件等。主要工作內容如下:1.對超精密無損檢測技術進行總結分析,重點探討了白光垂直掃描干涉術。針對當前白光垂直掃描干涉儀系統(tǒng)研究中的不足提出了多核多線程的解決方案,并對多核多線程技術進行介紹。2.從功能需求、性能需求、運行需求三個方面完成系統(tǒng)的需求分析,并給出硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的整體設計方案。在軟件系統(tǒng)設計中充分運用模塊化思想保證了軟件系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可擴展性和可維護性。3.對軟件系統(tǒng)設計進行了詳細的剖析。創(chuàng)造性的提出基于TILEncore-Gx36多核加速卡的干涉信號解算方法的多核多線程優(yōu)化方法。確定了下位機軟件和上位機軟件詳細的業(yè)務邏輯,并從高擴展性、高交互性出發(fā)完成圖形用戶界面的設計和布局。4.以設計方案為指導完成了硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的實現。在軟件系統(tǒng)實現過程中運用了一些新穎、高效的工具從而提高了軟件開發(fā)效率。同時實現了基于PCL的測量結果調平算法和基于OpenCV的自動臺階高度評價算法。5.為解決垂直大范圍掃描中測量結果的可靠性問題,提出了一種基于干涉信號實時有效性分析的同步測量方法。研究分析了采樣區(qū)間長度對不同解算方法的影響,提出了信號有效性判據。在此基礎上給出了實時干涉信號識別的三個步驟和快速干涉信號提取方法。最后使用多核多線程技術實現了信號有效性檢測和掃描的同步策略。6.使用標準臺階完成課題研制系統(tǒng)的臺階高度評價實驗,實驗結果表明該系統(tǒng)滿足需求分析中的各項指標要求從而保證了該系統(tǒng)測量數據的有效性。同時基于該系統(tǒng)進行了大量的測量實驗,驗證了課題研制系統(tǒng)具有穩(wěn)定性高、操作簡單的特點。最后驗證了基于干涉信號實時有效性分析的同步測量方法在垂直大范圍測量中能夠有效的提高結果的可靠性。實驗中成功剔除了測量區(qū)域9.01%的無效數據,通過提高多核CPU的利用率減少了49.02%的運行時間。
【學位授予單位】：中國民航大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TH878

【參考文獻】

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本文編號：2642337