表面形貌是制造產(chǎn)品和科學樣件重要質(zhì)量特征,直接影響其功能特性;表面形貌測量,對于其功能質(zhì)量分析和優(yōu)化具有重要意義。微觀功能結(jié)構(gòu)性表面,如IC表面、MEMS表面、微鏡陣列表面等,是一種尺度上微觀、結(jié)構(gòu)功能上宏觀的特殊表面,具有表面不連續(xù)、精度高的特點,需要微結(jié)構(gòu)尺寸形位的高精度測量與分析評定,要求大范圍、高精度、高效率的結(jié)構(gòu)性表面測量手段。本文基于白光干涉測量原理,研究功能結(jié)構(gòu)性表面大范圍、高精度、高效率測量的關(guān)鍵技術(shù)和系統(tǒng)。論文主要內(nèi)容與工作如下:提出了連續(xù)快速垂直掃描與外觸發(fā)同步圖像采集相結(jié)合的白光干涉表面測量新模式,實現(xiàn)了掃描驅(qū)動和圖像采集的時間復用,解決了傳統(tǒng)步進掃描干涉圖像靜態(tài)采集效率低的問題,并建立了該測量模式下白光干涉信號的動態(tài)曝光積分采樣模型,為進一步研究高精度微結(jié)構(gòu)表面恢復算法提供了理論依據(jù)。提出了基于干涉信號包絡(luò)匹配和相位判別的表面形貌恢復算法,研究了干涉信號包絡(luò)相關(guān)性與相對高度差之間的關(guān)系,給出了包絡(luò)最優(yōu)相關(guān)位置下的匹配相位同周期判定條件,建立了多周期包裹相位均值求解表面高度的方法。該算法從根本改變了以等光程位置作為測量絕對基準的傳統(tǒng)路徑,在動態(tài)采集引起干涉信號對比... 

【文章來源】：華中科技大學湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：144 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題來源
    1.2 研究目的和意義
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.4 論文的研究內(nèi)容
第二章 連續(xù)掃描動態(tài)曝光積分采樣白光干涉表面測量方法
    2.1 引言
    2.2 連續(xù)驅(qū)動掃描與計量外觸發(fā)圖像采集的高速測量模式
    2.3 動態(tài)曝光積分的白光干涉采樣信號模型
    2.4 本章小結(jié)
第三章 干涉信號包絡(luò)匹配和相位判定表面恢復算法
    3.1 引言
    3.2 白光干涉表面形貌恢復原理
    3.3 低相干白光干涉信號的希爾伯特變換相位求解
    3.4 基于包絡(luò)相關(guān)性匹配和相位判定的形貌恢復算法
    3.5 仿真比對實驗
    3.6 實際測量實驗
    3.7 本章小結(jié)
第四章 基于干涉質(zhì)量評價的微結(jié)構(gòu)三維圖像拼接方法
    4.1 引言
    4.2 干涉質(zhì)量評價模型
    4.3 基于干涉質(zhì)量評價模型的三維圖像拼接
    4.4 實驗測試
    4.5 本章小結(jié)
第五章 最大信息熵結(jié)構(gòu)表面特征提取方法
    5.1 引言
    5.2 基于干涉質(zhì)量評價模型的有效測量點提取和分類
    5.3 基于最大信息熵原理的自動特征提取
    5.4 基于特征自動提取的微結(jié)構(gòu)評定實例
    5.5 本章小結(jié)
第六章 系統(tǒng)建立及測試實驗
    6.1 引言
    6.2 儀器架構(gòu)
    6.3 測控系統(tǒng)
    6.4 軟件系統(tǒng)
    6.5 測試和應用
    6.6 本章小結(jié)
第七章 全文總結(jié)和展望
    7.1 全文總結(jié)
    7.2 論文創(chuàng)新點
    7.3 研究展望
致謝
參考文獻
附錄1:攻讀博士期間成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]光刻與微納制造技術(shù)的研究現(xiàn)狀及展望[J]. 周輝,楊海峰.  微納電子技術(shù). 2012(09)
[2]基于整體最小二乘的穩(wěn)健點云數(shù)據(jù)平面擬合[J]. 官云蘭,劉紹堂,周世健,張立亭,魯鐵定.  大地測量與地球動力學. 2011(05)
[3]基于白光干涉無重疊拼接的微結(jié)構(gòu)表征方法[J]. 郭彤,袁方,高順民,馬龍,傅星,胡小唐.  光電子.激光. 2010(07)
[4]微納制造技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 彭萬波.  航空精密制造技術(shù). 2009(02)
[5]中國微納制造研究進展[J]. 王立鼎,褚金奎,劉沖,羅怡.  機械工程學報. 2008(11)
[6]一種穩(wěn)健的點云數(shù)據(jù)平面擬合方法[J]. 官云蘭,程效軍,施貴剛.  同濟大學學報(自然科學版). 2008(07)
[7]基于垂直掃描顯微干涉技術(shù)的高精度輪廓儀(英文)[J]. 戴蓉,謝鐵邦,龔文,常素萍.  Journal of Shanghai University（English Edition）. 2008(03)
[8]基于3點匹配的圖像拼接算法[J]. 劉德連,張建奇.  計算機工程. 2006(13)
[9]點云數(shù)據(jù)曲面重構(gòu)和小波分解研究[J]. 潘洋宇,李東波,慈瑞梅.  計算機集成制造系統(tǒng). 2005(10)
[10]采用標記約束實現(xiàn)三維圖像拼接新方法[J]. 薛婷,邾繼貴,吳斌,葉聲華.  光電工程. 2005(09)

博士論文
[1]基于垂直掃描工作臺的白光干涉表面形貌測量系統(tǒng)研究[D]. 戴蓉.華中科技大學 2007
[2]計量型原子力顯微鏡的研究[D]. 高思田.天津大學 2007
[3]雙樹復小波表面分析模型及加工過程形貌辨識方法研究[D]. 曾文涵.華中科技大學 2005
[4]基于相移干涉法的微表面輪廓儀的研究[D]. 李朝輝.天津大學 2004
[5]大型物體三維形貌數(shù)字化測量關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 吳斌.天津大學 2003



本文編號：3021892