白光掃描干涉術(shù)作為一種重要的非接觸表面測(cè)量方法,其表面高度測(cè)量分辨率能夠達(dá)到0.1 nm,具備測(cè)量速度快、非接觸等檢測(cè)優(yōu)勢(shì),適用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)精密零部件、光學(xué)元件、光纖產(chǎn)品、液晶顯示器3C玻璃等精密表面無(wú)損測(cè)量。本文對(duì)白光干涉信號(hào)的解算方法進(jìn)行了深入研究,通過(guò)建立隨機(jī)噪聲影響下的白光干涉信號(hào)模型,分析開(kāi)發(fā)了一種采用噪聲平均思路構(gòu)建的白光干涉信號(hào)解算方法。該方法采用一對(duì)動(dòng)態(tài)正交基底將一維白光干涉信號(hào)分解在了二維信號(hào)空間中,通過(guò)對(duì)隨機(jī)噪聲的平均處理,提高了解算結(jié)果的重復(fù)性。該算法在所構(gòu)建的白光輪廓儀系統(tǒng)上得到了應(yīng)用與驗(yàn)證,系統(tǒng)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)使用了VLSI公司SHS-1800QC標(biāo)準(zhǔn)臺(tái)階,其標(biāo)定結(jié)果顯示設(shè)備測(cè)量重復(fù)性誤差為0.93nm,相對(duì)誤差0.52%。對(duì)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)軸滑油封蓋、鋁膜反射鏡和光纖端面的測(cè)量實(shí)驗(yàn)表明了本方法具有較高的測(cè)量精度和較好的測(cè)量重復(fù)性。本文涉及的主要研究成果包括:（1）建立了一種噪聲影響下的白光干涉信號(hào)模型。該模型將噪聲劃分為了系統(tǒng)性噪聲和隨機(jī)噪聲兩部分,分別影響白光干涉信號(hào)采樣結(jié)果的波前相位和采樣精度。（2）設(shè)計(jì)了一種具有較高解算精度和較優(yōu)測(cè)量重復(fù)性的白光干涉信號(hào)解算方... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)民航大學(xué)天津市

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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表面拋光

中國(guó)民航大學(xué)碩士學(xué)位論文2對(duì)提高生產(chǎn)效率降低成本有重要意義。1.2微觀表面的檢測(cè)方法精密制造對(duì)檢測(cè)工具的需求促進(jìn)了檢測(cè)方法的研究與發(fā)展，按照微觀表面檢測(cè)方法的實(shí)現(xiàn)方式，可將測(cè)量方法劃分為接觸式和非接觸式兩類(lèi)。1.2.1接觸式檢測(cè)技術(shù)接觸式檢測(cè)方法指測(cè)量設(shè)備的探測(cè)部分在測(cè)量過(guò)程中直接接觸被測(cè)樣品表面，進(jìn)而通過(guò)光學(xué)、電學(xué)等方法轉(zhuǎn)換成測(cè)量系統(tǒng)能夠處理的物理信號(hào)并最終將高度信息直觀地展現(xiàn)出來(lái)[7]。作為主要的接觸式測(cè)量方法，針觸式輪廓儀使用觸針直接接觸被測(cè)樣品表面，采用直角坐標(biāo)測(cè)量法實(shí)現(xiàn)輪廓表面形貌測(cè)量，即通過(guò)X軸和Y軸位置傳感器測(cè)繪出零件的表面輪廓點(diǎn)坐標(biāo)，再將所測(cè)得的數(shù)據(jù)點(diǎn)繪制在同一區(qū)域內(nèi)，實(shí)現(xiàn)表面三維形貌的檢測(cè)。因此，當(dāng)針觸式輪廓儀觸針在X-Y平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)獲取三維表面高度值時(shí)，移動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)精度對(duì)整個(gè)的表面的測(cè)量精度起著決定性的作用。圖1-2是針觸式輪廓儀測(cè)量探針示意圖，當(dāng)被測(cè)表面高低起伏變化時(shí)觸針隨之起伏變化，進(jìn)而通過(guò)傳感器即可讀出高度起伏變化量。圖1-2針觸式輪廓儀測(cè)量探針接觸式測(cè)量方法作為最早發(fā)展的微觀表面檢測(cè)技術(shù)，測(cè)量技術(shù)已經(jīng)較為成熟，長(zhǎng)度測(cè)量精度可達(dá)微米量級(jí)，能夠較為精確地繪制出樣品表面三維形貌，可應(yīng)用于機(jī)械加工、精密工具、刀具、模具、逆向工程等行業(yè)領(lǐng)域[8-11]。但由于接觸式測(cè)量方法本身的限制，其逐點(diǎn)測(cè)量速度慢，測(cè)量分辨率無(wú)法進(jìn)一步提高，對(duì)復(fù)雜表面測(cè)量需要編程，且會(huì)對(duì)測(cè)量樣品表面產(chǎn)生劃痕損傷，因此限制了該測(cè)量方法的使用范圍和發(fā)展前景。1.2.2非接觸式檢測(cè)技術(shù)非接觸式檢測(cè)技術(shù)主要有：掃描電子顯微鏡、原子力顯微鏡、近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡、白光掃描干涉術(shù)、激光共聚焦方法、變焦測(cè)量技術(shù)、條紋投影技術(shù)、激光三角法等。但不

中國(guó)民航大學(xué)碩士學(xué)位論文4現(xiàn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片冷卻孔幾何參數(shù)測(cè)量的商用設(shè)備。圖1-3是μCMM在渦輪葉片表面檢測(cè)中的應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)渦輪葉片樹(shù)形榫頭、面型輪廓、缺陷檢測(cè)和冷卻孔形貌的測(cè)量[21]。圖1-3渦輪葉片表面檢測(cè)條紋投影技術(shù)是一種采用結(jié)構(gòu)光實(shí)現(xiàn)物體表面三維形貌測(cè)量的方法[22]。測(cè)量時(shí)需要將編碼調(diào)制出的黑白或彩色條紋透射到被測(cè)物體表面，通過(guò)檢測(cè)物體表面結(jié)構(gòu)光的變形實(shí)現(xiàn)表面三維形貌測(cè)量。其測(cè)量精度可達(dá)數(shù)十微米，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)物體表面輪廓的快速測(cè)量。該方法可用于葉片表面形貌的測(cè)量，具有較高的測(cè)量效率[23,24]，圖1-4為將黑白條紋投影在葉片表面上的結(jié)果。圖1-4條紋投影測(cè)量葉片表面形貌激光三角法以入射激光和反射激光構(gòu)成一個(gè)三角形實(shí)現(xiàn)表面高度測(cè)量[25]。測(cè)量時(shí)將激光以一定的入射角度照射在被測(cè)物體表面，在表面發(fā)生反射和散射后再另一角度位置匯聚成像在CCD感光芯片上，被測(cè)點(diǎn)的位置高度可由激光在CCD上的成像位置讀出。該方法具有較高的測(cè)量精度，可用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片檢測(cè)，其測(cè)量分辨率可達(dá)10μm[26]，其測(cè)量系統(tǒng)如圖1-5所示。

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碩士論文
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