大范围白光干涉微结构表面测量关键技术与系统研究
发布时间：2021-02-07 07:20
表面形貌是制造产品和科学样件重要质量特征,直接影响其功能特性;表面形貌测量,对于其功能质量分析和优化具有重要意义。微观功能结构性表面,如IC表面、MEMS表面、微镜阵列表面等,是一种尺度上微观、结构功能上宏观的特殊表面,具有表面不连续、精度高的特点,需要微结构尺寸形位的高精度测量与分析评定,要求大范围、高精度、高效率的结构性表面测量手段。本文基于白光干涉测量原理,研究功能结构性表面大范围、高精度、高效率测量的关键技术和系统。论文主要内容与工作如下:提出了连续快速垂直扫描与外触发同步图像采集相结合的白光干涉表面测量新模式,实现了扫描驱动和图像采集的时间复用,解决了传统步进扫描干涉图像静态采集效率低的问题,并建立了该测量模式下白光干涉信号的动态曝光积分采样模型,为进一步研究高精度微结构表面恢复算法提供了理论依据。提出了基于干涉信号包络匹配和相位判别的表面形貌恢复算法,研究了干涉信号包络相关性与相对高度差之间的关系,给出了包络最优相关位置下的匹配相位同周期判定条件,建立了多周期包裹相位均值求解表面高度的方法。该算法从根本改变了以等光程位置作为测量绝对基准的传统路径,在动态采集引起干涉信号对比...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：144 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题来源
1.2 研究目的和意义
1.3 国内外研究现状
1.4 论文的研究内容
第二章 连续扫描动态曝光积分采样白光干涉表面测量方法
2.1 引言
2.2 连续驱动扫描与计量外触发图像采集的高速测量模式
2.3 动态曝光积分的白光干涉采样信号模型
2.4 本章小结
第三章 干涉信号包络匹配和相位判定表面恢复算法
3.1 引言
3.2 白光干涉表面形貌恢复原理
3.3 低相干白光干涉信号的希尔伯特变换相位求解
3.4 基于包络相关性匹配和相位判定的形貌恢复算法
3.5 仿真比对实验
3.6 实际测量实验
3.7 本章小结
第四章 基于干涉质量评价的微结构三维图像拼接方法
4.1 引言
4.2 干涉质量评价模型
4.3 基于干涉质量评价模型的三维图像拼接
4.4 实验测试
4.5 本章小结
第五章 最大信息熵结构表面特征提取方法
5.1 引言
5.2 基于干涉质量评价模型的有效测量点提取和分类
5.3 基于最大信息熵原理的自动特征提取
5.4 基于特征自动提取的微结构评定实例
5.5 本章小结
第六章 系统建立及测试实验
6.1 引言
6.2 仪器架构
6.3 测控系统
6.4 软件系统
6.5 测试和应用
6.6 本章小结
第七章 全文总结和展望
7.1 全文总结
7.2 论文创新点
7.3 研究展望
致谢
参考文献
附录1:攻读博士期间成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]光刻与微纳制造技术的研究现状及展望[J]. 周辉,杨海峰. 微纳电子技术. 2012(09)
[2]基于整体最小二乘的稳健点云数据平面拟合[J]. 官云兰,刘绍堂,周世健,张立亭,鲁铁定. 大地测量与地球动力学. 2011(05)
[3]基于白光干涉无重叠拼接的微结构表征方法[J]. 郭彤,袁方,高顺民,马龙,傅星,胡小唐. 光电子.激光. 2010(07)
[4]微纳制造技术的发展现状与发展趋势[J]. 彭万波. 航空精密制造技术. 2009(02)
[5]中国微纳制造研究进展[J]. 王立鼎,褚金奎,刘冲,罗怡. 机械工程学报. 2008(11)
[6]一种稳健的点云数据平面拟合方法[J]. 官云兰,程效军,施贵刚. 同济大学学报(自然科学版). 2008(07)
[7]基于垂直扫描显微干涉技术的高精度轮廓仪(英文)[J]. 戴蓉,谢铁邦,龚文,常素萍. Journal of Shanghai University（English Edition）. 2008(03)
[8]基于3点匹配的图像拼接算法[J]. 刘德连,张建奇. 计算机工程. 2006(13)
[9]点云数据曲面重构和小波分解研究[J]. 潘洋宇,李东波,慈瑞梅. 计算机集成制造系统. 2005(10)
[10]采用标记约束实现三维图像拼接新方法[J]. 薛婷,邾继贵,吴斌,叶声华. 光电工程. 2005(09)
博士论文
[1]基于垂直扫描工作台的白光干涉表面形貌测量系统研究[D]. 戴蓉.华中科技大学 2007
[2]计量型原子力显微镜的研究[D]. 高思田.天津大学 2007
[3]双树复小波表面分析模型及加工过程形貌辨识方法研究[D]. 曾文涵.华中科技大学 2005
[4]基于相移干涉法的微表面轮廓仪的研究[D]. 李朝辉.天津大学 2004
[5]大型物体三维形貌数字化测量关键技术研究[D]. 吴斌.天津大学 2003
本文编号：3021892
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：144 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题来源
1.2 研究目的和意义
1.3 国内外研究现状
1.4 论文的研究内容
第二章 连续扫描动态曝光积分采样白光干涉表面测量方法
2.1 引言
2.2 连续驱动扫描与计量外触发图像采集的高速测量模式
2.3 动态曝光积分的白光干涉采样信号模型
2.4 本章小结
第三章 干涉信号包络匹配和相位判定表面恢复算法
3.1 引言
3.2 白光干涉表面形貌恢复原理
3.3 低相干白光干涉信号的希尔伯特变换相位求解
3.4 基于包络相关性匹配和相位判定的形貌恢复算法
3.5 仿真比对实验
3.6 实际测量实验
3.7 本章小结
第四章 基于干涉质量评价的微结构三维图像拼接方法
4.1 引言
4.2 干涉质量评价模型
4.3 基于干涉质量评价模型的三维图像拼接
4.4 实验测试
4.5 本章小结
第五章 最大信息熵结构表面特征提取方法
5.1 引言
5.2 基于干涉质量评价模型的有效测量点提取和分类
5.3 基于最大信息熵原理的自动特征提取
5.4 基于特征自动提取的微结构评定实例
5.5 本章小结
第六章 系统建立及测试实验
6.1 引言
6.2 仪器架构
6.3 测控系统
6.4 软件系统
6.5 测试和应用
6.6 本章小结
第七章 全文总结和展望
7.1 全文总结
7.2 论文创新点
7.3 研究展望
致谢
参考文献
附录1:攻读博士期间成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]光刻与微纳制造技术的研究现状及展望[J]. 周辉,杨海峰. 微纳电子技术. 2012(09)
[2]基于整体最小二乘的稳健点云数据平面拟合[J]. 官云兰,刘绍堂,周世健,张立亭,鲁铁定. 大地测量与地球动力学. 2011(05)
[3]基于白光干涉无重叠拼接的微结构表征方法[J]. 郭彤,袁方,高顺民,马龙,傅星,胡小唐. 光电子.激光. 2010(07)
[4]微纳制造技术的发展现状与发展趋势[J]. 彭万波. 航空精密制造技术. 2009(02)
[5]中国微纳制造研究进展[J]. 王立鼎,褚金奎,刘冲,罗怡. 机械工程学报. 2008(11)
[6]一种稳健的点云数据平面拟合方法[J]. 官云兰,程效军,施贵刚. 同济大学学报(自然科学版). 2008(07)
[7]基于垂直扫描显微干涉技术的高精度轮廓仪(英文)[J]. 戴蓉,谢铁邦,龚文,常素萍. Journal of Shanghai University（English Edition）. 2008(03)
[8]基于3点匹配的图像拼接算法[J]. 刘德连,张建奇. 计算机工程. 2006(13)
[9]点云数据曲面重构和小波分解研究[J]. 潘洋宇,李东波,慈瑞梅. 计算机集成制造系统. 2005(10)
[10]采用标记约束实现三维图像拼接新方法[J]. 薛婷,邾继贵,吴斌,叶声华. 光电工程. 2005(09)
博士论文
[1]基于垂直扫描工作台的白光干涉表面形貌测量系统研究[D]. 戴蓉.华中科技大学 2007
[2]计量型原子力显微镜的研究[D]. 高思田.天津大学 2007
[3]双树复小波表面分析模型及加工过程形貌辨识方法研究[D]. 曾文涵.华中科技大学 2005
[4]基于相移干涉法的微表面轮廓仪的研究[D]. 李朝辉.天津大学 2004
[5]大型物体三维形貌数字化测量关键技术研究[D]. 吴斌.天津大学 2003
本文编号：3021892
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