基于米洛干涉显微镜的表面粗糙度的测量

摘要

表面粗糙度是表面微观不平整度的一种度量，它对光学元件和机械零件的性能有着重要影响。表面粗糙度的测量在工业加工领域得到了越来越多的重视。传统测量表面粗糙度的方法有比较法，触针法，光切法，干涉法等，但这些方法都各自存在一定的缺陷。因此需要提出一种新的方法来克服这些缺陷。
　　 为了实现样块表面粗糙度参数的快速，无损，自动测量，研究了一种新的表面粗糙度测量系统。该系统是在米洛干涉显微镜的基础上，结合数字图像处理技术，实现样品表面粗糙度的测量。该系统主要由米洛干涉显微镜，CCD摄像机，计算机和超声波电机组成。首先通过米洛干涉显微系统对样块表面干涉成像，然后将由CCD摄像机采集到的干涉图像，送入计算机进行存储。然后利用数字图像处理技术对干涉图像进行预处理，二值化，细化，提取出样块表面产生的干涉条纹信息。最后对提取的干涉条纹进行最小二乘直线拟合，求出样块表面粗糙度的评定参数。此外，该系统还可以实现对薄膜厚度小于半波长的薄膜进行测量。
　　 与传统的测量方法相比，本论文提出的方法具有非接触，测量精度高，能够实现在线测量的优点。实验结果表明，当样块表面的粗糙度参数小于0.1um时，该方法的测量值与真实值比较接近。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 表面粗糙度测量的研究现状和发展趋势

1．2．1 表面粗糙度测量的国内外研究现状

1．2．2 表面粗糙度测量的发展趋势

1．3 课题研究的意义和内容

1．3．1 课题研究的意义

1．3．2 课题研究的内容

2 表面租糙度测量的原理综述

2．1 表面粗糙度测量的基本概念

2．1．1 表面微观几何形状特征

2．1．2 评定基准

2．1．3 评定参数

2．1．4 评定参数的选择及相互之间的换算

2．2 表面粗糙度测量的几种方法

2．3 本章小结

3 米洛干涉显微测量系统

3．1 系统的组成

3．2 系统的工作原理

3．3 Mirau型干涉与其他干涉的区别及各自优缺点

3．3．1 Michelson型显微干涉

3．3．2 Linnik型显微干涉

3．3．3 Mirau型显微干涉

3．4 本章小结

4 干涉图像处理和实验数据分析

4．1 干涉条纹预处理

4．1．1 干涉条纹的滤波方法

4．1．2 干涉条纹二值化

4．1．3 干涉条纹细化

4．1．4 去掉毛刺和连接间断点

4．1．5 干涉条纹跟踪标记

4．2 干涉条纹拟合

4．3 实验结果分析

4．3．1 光学表面及机械表面的粗糙度测量

4．3．2 薄膜厚度的测量

4．4 实验误差分析

4．5 系统测量方法的改进

4．6 本章小结

5 总结与展望

致谢

参考文献