本文關(guān)鍵詞：基于白光干涉顯微鏡的偏擺式非球面輪廓測量技術(shù)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：傳統(tǒng)的接觸式擺臂輪廓儀在測量非球面鏡輪廓時掃描探針與非球面鏡表面直接接觸,存在劃傷待測元件表面的風(fēng)險且探針的直徑會引入測量誤差。為實現(xiàn)非球面鏡的非接觸式測量,本文研究了基于白光干涉顯微鏡的非球面偏擺式輪廓測量技術(shù),以光學(xué)探頭掃描非球面鏡輪廓獲得各采樣點曲率值從而恢復(fù)非球面鏡的面形輪廓。第一,研究了白光干涉顯微鏡測量曲率半徑值的準(zhǔn)確性,提出了最小二乘法擬合面形輪廓的計算方法,測量了標(biāo)準(zhǔn)球面鏡,接觸式探針等各類具有代表性元件的曲率半徑值。結(jié)果表明,白光干涉顯微鏡測量曲率半徑值是準(zhǔn)確的。第二,為了給非接觸偏擺式非球面鏡測量方案提供參考,并對比檢測結(jié)果。采用接觸式輪廓儀對非球面鏡與標(biāo)準(zhǔn)球面鏡進(jìn)行了面形檢測。分析了接觸式輪廓儀面形檢測結(jié)果。結(jié)果表明,非球面鏡以及標(biāo)準(zhǔn)球面鏡的接觸式輪廓儀檢測結(jié)果與其名義值吻合。第三,基于白光干涉顯微鏡,設(shè)計了非接觸偏擺式非球面鏡輪廓測量方案。提出了坐標(biāo)補(bǔ)償法對采樣點橫向坐標(biāo)值進(jìn)行補(bǔ)償,基于曲率半徑值使用積分法和擬合法進(jìn)行面形恢復(fù)。與接觸式輪廓儀輪廓測量結(jié)果相比非接觸偏擺式輪廓測量結(jié)果中：標(biāo)準(zhǔn)球面鏡測量結(jié)果準(zhǔn)確,曲率半徑值為49.97mm,面形偏差PV=95.2nm, RMS=27.6nm;非球面鏡的檢測結(jié)果中,雙曲面鏡測量結(jié)果準(zhǔn)確,頂點曲率半徑值為26.93mm,面形偏差PV=73.3nm, RMS=21.6nm。第四,針對非接觸偏擺式非球面輪廓測量方法檢測雙曲面鏡面形結(jié)果準(zhǔn)確而檢測拋物面鏡面形結(jié)果存在誤差的問題,進(jìn)行了誤差分析。結(jié)果表明拋物面鏡測量結(jié)果存在誤差的主要原因是拋物面各點曲率半徑值超過干涉顯微鏡曲率半徑測量閾值,與測量方案和算法本身無關(guān)。雙曲面鏡與球面鏡測量結(jié)果的準(zhǔn)確性說明了基于白光干涉顯微鏡的非球面偏擺式輪廓測量法的可行性。給出了方案的適用范圍,即待測非球面鏡面形輪廓各點處的曲率半徑值不能超過干涉顯微鏡的曲率半徑測量閾值。
【關(guān)鍵詞】：非球面鏡 偏擺式輪廓檢測 白光顯微干涉 面形恢復(fù)
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH742
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 1 緒論9-17
• 1.1 研究背景與意義9-10
• 1.2 非球面鏡輪廓測量的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-15
• 1.2.1 直角坐標(biāo)輪廓檢測10-12
• 1.2.2 基于曲率測量的非球面輪廓檢測12
• 1.2.3 擺臂式輪廓測量系統(tǒng)12-15
• 1.3 課題來源和研究內(nèi)容15-17
• 2 白光干涉顯微鏡測量曲率半徑值準(zhǔn)確性研究17-41
• 2.1 白光干涉顯微鏡測量原理17-21
• 2.1.1 Mirau形干涉顯微物鏡17-19
• 2.1.2 提取干涉零位的解算方法19-21
• 2.2 干涉顯微鏡系統(tǒng)標(biāo)定與系統(tǒng)像差消除21-24
• 2.2.1 系統(tǒng)標(biāo)定21-22
• 2.2.2 系統(tǒng)像差消除22-24
• 2.3 干涉顯微鏡測量曲率半徑值的準(zhǔn)確性24-28
• 2.3.1 曲率半徑的測量范圍24-27
• 2.3.2 主要影響因素27-28
• 2.4 視場子口徑拼接28-32
• 2.4.1 傳統(tǒng)子孔徑拼接技術(shù)29-30
• 2.4.2 改進(jìn)的高階消離焦子孔徑拼接技術(shù)30-32
• 2.5 干涉顯微鏡測量各類球面鏡結(jié)果32-40
• 2.5.1 最小二乘法擬合32-34
• 2.5.2 算法擬合仿真34-35
• 2.5.3 Taylor-Hobson球形掃描探針35-36
• 2.5.4 Taylor-Hobson標(biāo)定球與Askania標(biāo)準(zhǔn)球面鏡36-40
• 2.6 本章小結(jié)40-41
• 3 接觸式輪廓儀測量非球面輪廓41-52
• 3.1 調(diào)軸重合41-47
• 3.1.1 偏心距計算42-45
• 3.1.2 非球面調(diào)軸重合45-47
• 3.2 接觸式輪廓儀掃描非球面鏡面形輪廓47-49
• 3.3 接觸式輪廓儀掃描球面鏡面形輪廓49-51
• 3.4 本章小結(jié)51-52
• 4 非接觸偏擺式測量非球面輪廓52-81
• 4.1 總體方案52-56
• 4.1.1 消除載物臺傾斜與俯仰52-53
• 4.1.2 尋找待測非球面的頂點53-55
• 4.1.3 非接觸偏擺式掃描55-56
• 4.2 坐標(biāo)補(bǔ)償算法56-62
• 4.2.1 補(bǔ)償模形56-59
• 4.2.2 補(bǔ)償計算59-62
• 4.3 面形恢復(fù)算法62-64
• 4.3.1 積分法62-63
• 4.3.2 擬合法63-64
• 4.4 面形恢復(fù)算法仿真64-66
• 4.4.1 積分法面形恢復(fù)仿真64-65
• 4.4.2 擬合法面形恢復(fù)仿真65-66
• 4.5 實際面形恢復(fù)66-74
• 4.5.1 待測非球面鏡積分法恢復(fù)面形66-70
• 4.5.2 待測非球面鏡擬合法恢復(fù)面形70-74
• 4.6 非接觸偏擺式測量球面面形輪廓74-79
• 4.6.1 標(biāo)準(zhǔn)球面鏡積分法恢復(fù)面形74-77
• 4.6.2 標(biāo)準(zhǔn)球面鏡擬合法恢復(fù)面形77-79
• 4.7 本章小結(jié)79-81
• 5 檢測結(jié)果研究分析81-89
• 5.1 標(biāo)準(zhǔn)球面鏡測試結(jié)果分析81
• 5.2 非球面鏡測試結(jié)果分析81-88
• 5.2.1 非球面測試結(jié)果對比81-83
• 5.2.2 非球面頂點的定位誤差83-84
• 5.2.3 干涉顯微鏡可測曲率半徑閾值84-86
• 5.2.4 橫向分辨率誤差86-87
• 5.2.5 表面疵病與折射率87-88
• 5.3 本章小結(jié)88-89
• 6 總結(jié)與展望89-91
• 6.1 本文的主要工作和創(chuàng)新點89-90
• 6.2 展望90-91
• 致謝91-92
• 參考文獻(xiàn)92-96
• 附錄96

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 張偉;王f

本文編號：287225