本文關(guān)鍵詞：雙遠(yuǎn)心光學(xué)測量鏡頭匹配濾波特性及應(yīng)用研究

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【摘要】：現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展對光學(xué)影像測量的精度要求越來越高,相對傳統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)而言,雙遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)有低畸變、大景深等顯著特點,近年來在幾何量精密測量中得到有效應(yīng)用。但其在實施超精密測量時,也存在一些局限性,如為獲取大的景深而限制了光學(xué)分辨率以及進(jìn)行幾何測量時邊界檢出的半功率共焦點往往會因物件的尺寸變化而產(chǎn)生漂移,且邊界信號斜率也會因此改變,限制了高精度(微米甚至亞微米)的邊界檢出。對這類系統(tǒng)的臨界狀態(tài)進(jìn)行細(xì)致的研究就顯得十分重要,在實際工程應(yīng)用中,可對殘差的深度補(bǔ)償提供一種途徑。以一款用于超精密光學(xué)磨床系統(tǒng)的雙遠(yuǎn)心光學(xué)鏡頭為基礎(chǔ)展開上述的系列理論和實驗研究。論文將以傅里葉光學(xué)理論為基礎(chǔ)、相關(guān)的仿真軟件為主要數(shù)學(xué)工具,建立實驗系統(tǒng)進(jìn)行仿真和實驗研究。主要進(jìn)行了以下幾個方面的工作:1、通過大量的文獻(xiàn)調(diào)研和深入學(xué)習(xí),綜述了目前遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)在工業(yè)測量中的應(yīng)用特點以及可能的改進(jìn)途徑,并深入分析了雙遠(yuǎn)心(BTC)光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。2、針對運用于超精密光學(xué)磨床系統(tǒng)中的BTC系統(tǒng),設(shè)計了針對輪廓精密測量如直徑測量的典型輸入面物函數(shù),并給出了系統(tǒng)輸出評價標(biāo)準(zhǔn);分析計算了該光學(xué)系統(tǒng)的相干傳遞函數(shù)、非相干傳遞函數(shù)、調(diào)制傳遞函數(shù)以及系統(tǒng)的截止頻率。3、在確定雙遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)濾波器實現(xiàn)方式的基礎(chǔ)上,從兩個方面對提高該系統(tǒng)的測量性能進(jìn)行了濾波器設(shè)計與仿真:針對該系統(tǒng)的衍射受限問題,結(jié)合致力于突破衍射極限的光學(xué)超分辨技術(shù),將典型的圓環(huán)型振幅超分辨光瞳濾波器運用到該系統(tǒng)中,實現(xiàn)其極限分辨率的突破;其次,針對輪廓精密測量如直徑測量,設(shè)計優(yōu)化邊界檢出濾波器,研究不同的光瞳大小、不同的濾波器對不同直徑測量精度的影響,并進(jìn)行了仿真與實驗。超分辨光瞳濾波器運用于BTC測量系統(tǒng)使系統(tǒng)的極限分辨率最大提高約4lp/mm。在針對BTC測量系統(tǒng)的直徑測量中,確定了不同光瞳以及不同濾波器下直徑測量的共焦點;給出了不同直徑測量時,特定濾波孔徑下其共焦點的漂移。
【關(guān)鍵詞】：雙遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng) 傳遞函數(shù) 超分辨光瞳濾波器 直徑測量
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH74;TN713
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-12
• 1.1 研究背景與意義10
• 1.2 研究內(nèi)容和工作安排10-12
• 第二章 用于幾何量測量的光學(xué)系統(tǒng)12-27
• 2.1 測量光學(xué)系統(tǒng)12-15
• 2.1.1 常用系統(tǒng)構(gòu)成12-13
• 2.1.2 測量對系統(tǒng)要求13-14
• 2.1.3 遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)14-15
• 2.2 光學(xué)系統(tǒng)中的信息傳輸15-17
• 2.2.1 測量光學(xué)系統(tǒng)的衍射問題15-16
• 2.2.2 BTC系統(tǒng)中的信息傳輸16-17
• 2.3 雙遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)17-26
• 2.3.1 系統(tǒng)參數(shù)17-18
• 2.3.2 傅里葉光學(xué)在系統(tǒng)分析中的應(yīng)用18-24
• 2.3.3 提高BTC系統(tǒng)的邊界檢出精度的方法24-25
• 2.3.4 提高BTC系統(tǒng)的臨界分辨率的方法25-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第三章 BTC光學(xué)系統(tǒng)頻譜特性與濾波27-47
• 3.1 用于光學(xué)磨床的BTC系統(tǒng)27-30
• 3.1.1 典型物函數(shù)構(gòu)建28
• 3.1.2 系統(tǒng)輸出特性評價28-30
• 3.2 BTC測量系統(tǒng)傳遞函數(shù)30-42
• 3.2.1 相干傳遞函數(shù)31-35
• 3.2.2 非相干傳遞函數(shù)35-38
• 3.2.3 調(diào)制傳遞函數(shù)38-40
• 3.2.4 系統(tǒng)截止頻率40-42
• 3.3 匹配濾波器設(shè)計42-46
• 3.3.1 超分辨光瞳濾波器設(shè)計42-45
• 3.3.2 邊界檢出優(yōu)化濾波器設(shè)計45-46
• 3.4 本章小結(jié)46-47
• 第四章 BTC系統(tǒng)濾波器特性仿真與實驗47-68
• 4.1 BTC系統(tǒng)仿真設(shè)置47-48
• 4.2 圓環(huán)型振幅超分辨光瞳濾波器48-56
• 4.2.1 二區(qū)漏光圓環(huán)型振幅超分辨率光瞳濾波器48-52
• 4.2.2 三區(qū)漏光圓環(huán)型振幅超分辨率光瞳濾波器52-56
• 4.3 典型輸入物函數(shù)測試56-63
• 4.3.1 不同尺寸光瞳對輸出的影響57-58
• 4.3.2 不同濾波器對輸出的影響58-62
• 4.3.3 不同直徑下的輸出62-63
• 4.4 直徑測量實驗63-66
• 4.4.1 實驗裝置63-64
• 4.4.2 實驗結(jié)果與分析64-66
• 4.5 本章小結(jié)66-68
• 總結(jié)與展望68-70
• 參考文獻(xiàn)70-73
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果73-74
• 致謝74-75
• 答辯委員會對論文的評定意見75

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 王效才;;等倍率大視場光刻物鏡設(shè)計[J];長春光學(xué)精密機(jī)械學(xué)院學(xué)報;1981年04期

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2 于亞琳;基于雙遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)的外螺紋參數(shù)檢測技術(shù)研究[D];西安工業(yè)大學(xué);2016年

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本文編號：988403