基于自动聚焦技术的三维测量方法研究

摘要

在半导体加工检测、微机电系统(MEMS)组装、生物医学、航空航天、量子通信等领域,微结构元器件的应用越来越广泛.要实现微结构元器件的高精度加工,必须建立相应的高精度测量方法.针对微小物体三维形貌测量,提出了一种基于自动聚焦技术的三维测量方法.详述了该方法的测量流程.使用单相机对被测物进行垂直扫描并采集图像序列;通过对序列图像逐一进行清晰度评价计算,依靠精确的聚焦判定确定表面点的高度;通过二维水平扫描测量,获取表面三维轮廓数据.根据所阐述的测量原理,聚焦判定决定了测量精度.通过研究,提出了改进的清晰度评价算法,将改进的Retinex算法与Tenengrad梯度函数相结合,提高了测量方法的适用性和稳定性.利用标准量块台阶进行了精度验证试验,所提方法测量精度优于15μm.该研究为微结构元器件三维形貌测量提供了一种低成本、较高精度的测量方法.