基于激光平面干涉仪的平晶面形测量系统

摘要

在光学冷加工领域，平晶是常用到的计量器具，而平面度是其参数指标中极其重要的一个环节。作为测量标准其本身的平面度指标需具备良好的精度。在我国现行的计量领域还主要依靠人工目视测量，采用光圈公差(N)和局部光圈公差(△1N，△2N)来表征。这种测量方式的判读效率以及结果精度已经远远不能满足经济社会发展的速度需求。
　　 本项目是基于PG15-J4型激光干涉仪改造后的平台完成的。结合了CCD图像传感技术以及计算机图像处理，不仅提高了测量的自动化程度而且也提高了指标精度。论文中首先介绍了平晶的相关理论知识以及光学干涉理论，并介绍了几种主要的检定方法，最后确定等厚干涉法为最佳，接着完成了对PG-15J4型激光干涉仪自动判读改进，包括光源，CCD等关键零件的装配。然后将数字相机采集的图像进行处理，包括获取背景，线性对比度展宽，条纹与背景的相减处理，图像滤波，二值化等等，最终获得单像素条纹。根据JJG28-2000规定的判读法计算出平面度指标。最终的结果通过对比表明符合计量检定规程JJG28-2000的要求。从而达到了预先的既定目标即提高检定效率的同时也保证了测量精度。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景意义

1．2 平面度检定技术现状

1．3 本论文主要的研究工作

2 平面度测量系统

2．1 干涉原理及干涉仪

2．1．1 干涉原理

2．1．2 干涉仪的分类

2．1．3 等倾和等厚干涉基本原理

2．1．4 等厚干涉仪的分类

2．2 平晶分类与检测

2．2．1 平晶的定义

2．2．2 性能要求

2．3 常见的检定方法

2．3．1 等厚法

2．3．2 等倾法

2．3．3 多面互检

2．3．4 三种检定方法的对比

2．4 本章小结

3．PJ15-J4型干涉仪的改进

3．1 PG15-J4型等厚干涉仪的结构

3．1．1 干涉仪系统参数

3．1．2 相干光波的计算

3．2 CCD相机

3．2．1 CCD相机分类

3．2．2 CCD图像测量技术

3．2．3 DC130数字摄像机

3．3 接收系统的改造

3．3．1 激光扩束系统

3．3．2 CCD镜头的计算与选择

3．4 本章小结

4 干涉条纹的数字处理技术

4．1 干涉图像预处理

4．1．1 对比度线性展宽

4．1．2 图像相减

4．2 干涉图像的滤波

4．2．1 线性滤波器

4．2．2 非线性滤波器

4．2．3 实例对比

4．3 图像二值处理

4．3．1 几种常见的二值化法

4．3．2 实例对比

4．4 开运算与闭运算

4．5 图像的细化处理

4．5．1 细化算法原理

4．5．2 仿真实现

4．6 条纹的修正和标记

4．7 本章小结

5 测量结果及数据处理

5．1 面形偏差的指标

5．1．1 光圈指标

5．1．2 数字波面指标

5．1．3 两种指标的关系

5．2 仪器的调整及测量

5．2．1 仪器的调整

5．2．2 数据测量

5．3 不确定度分析

5．3．1 方差和传播系数

5．3．2 输入量的标准不确定度来源

5．3．3 合成不确定度与扩展不确定度

5．4 本章小结

6 总结与展望

致谢

参考文献