基于光纤探针的接触式微孔测量研究

发布时间：2020-07-16 23:46

【摘要】：随着现代工业技术和科学技术的迅速发展,制造业呈现出向超大型和微型化两个极端方向发展,微孔器件在微型化发展过程中应用越来越广泛,微孔加工精度直接决定微孔器件的使用性能,其检测精度被广泛关注。本文将接触式微孔测量与光学非接触式测量相结合,研究大深径比的盲孔测量,主要研究内容包括:(1)研究了光纤探针接触式微孔测量的基本原理,重点探讨了光纤探针、待测微孔和CCD摄像机三者在测量过程中的位置关系。因光纤探针和CCD摄像机相对静止,测量不同深度微孔时无需调节相机焦距,降低了测量难度。进而搭建了基于光纤探针的接触式微孔测量平台,实验验证了光纤探针接触式微孔测量的理论与数据处理方法,分析了测量平台的相关参数与性能。(2)将双侧远心相机应用于微孔测量,提出基于主点坐标的双侧远心相机理想成像数学模型,分析了相机畸变类型及原因,结合改进的Tsai两步标定方法,得出远心相机的内、外参数。实验表明,基于主点坐标的相机成像模型在标定误差和相机畸变上均比公认投影模型要小,验证了模型的优越性。(3)在光纤探针制作中引入打磨和蒸镀等工艺,改善了光纤探针性能。推导了点Hough变换圆检测算法,提出改进点Hough变换的圆检测算法,并用于光纤探针测头检测。对直径0.997mm、精度±1.5μm的三丰校正环规进行测量得到其平均直径0.99819mm,并进一步对微孔及锥形盲孔进行了测量,基于检测数据拟合出被测微孔形廓,分析了影响微孔测量精度的因素。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN253;TG52
【图文】：

探头是否移动计算接触点坐标测量下一个接触点结束数据分析NYN图 2-2 微孔测量流程图。式微孔测量原理搭建了微孔测量平台，光纤探针夹持器、3 为光纤探针、4 为待 为白光光源、7 为相机控制系统，相机相机左右摆动，便于远心相机寻找微孔动，利用高精度运动控制平台控制待测结构，当待测微孔内壁与光纤探针微球。

相机畸变的中心为远心相机像素坐标系原点，即不考虑主点坐标。选取一张图片，图2-12(a)表示各投影点基于本文推导相机模型的各角点畸变分布，(b)表示与之相对应公认模型的各角点畸变分布。各投影点的标定误差如图 2-13(a)所示，最大标定误差为 1.009 像素，平均标定误差为 0.137 像素；图 2-13(b)为(a)的沿标定误差轴方向的俯视图，可明显看出为 50×50 的标定网格。(c)为考虑相机畸变前，各个角点的标定误差分布，(d)为考虑相机畸变后，各个角点的标定误差分布。(e)为不考虑主点坐标考虑相机畸变前，各个角点的标定误差分布，(f)为不考虑主点坐标考虑相机畸变后

222-13 选取一幅图像标定误差对比情况。(a) 各角点标定误差分布，(b) 各角点标定误差，(c) 考虑主点坐标、不考虑畸变各角点标定误差，(d) 考虑主点坐标、考虑畸变各角点，(e) 不考虑主点坐标、不考虑畸变各角点标定误差，(f) 不考虑主点坐标、考虑畸变各误差。

【参考文献】

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本文编号：2758675