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等厚干涉仪对大尺寸平面度的数字化测量

作　者: 高辉
导　师: 王青；郑洪义
学　校: 南京理工大学
专　业: 光学工程
关键词: 等厚干涉仪平面度图像处理不确定度分析
分类号: TH744.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 60次
引　用: 1次
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内容摘要

平面度测量是几何量计量中的一项重要组成部分。平晶,作为对平面的平面度、直线度、平行度以及研合性进行检测的基本计量器具,对其本身平面度的有效精确测量就显的尤为重要。本文研究对中国计量科学院生产的C4-1型等厚干涉仪进行修复以及数字化改造,对平面平晶以及长平晶平面度进行测量。在论文中,对比介绍了平晶平面度的几种检定方法,并且通过理论和实践对等厚干涉仪测量平晶平面度的方法进行了分析研究。首先对C4-1型干涉仪进行了结构及光路的分析,研究改造的可行性；接下来,对干涉仪进行改造,加装激光器、CCD相机、标准平晶支架等；然后对CCD相机采集到的干涉条纹图像进行滤波、细化等处理,并计算被测平晶的平面度；再后研究等厚干涉仪对长平晶的拼接测试方法；最后分析研究利用改造后的干涉仪对平面度测试的不确定度。经计算以及实验验证,改造后的干涉仪满足了对Φ100mm以下的二级平晶和210mm、310mm的长平晶的检定要求。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
1. 引言  7-10
  1.1. 课题背景  7-8
  1.2. 国内外研究现状  8-9
  1.3. 本论文主要研究内容和项目预期目标  9-10
2. 平晶与平面度计量器具检定系统  10-23
  2.1. 干涉仪  10-14
    2.1.1. 等倾和等厚干涉的基本原理  11-12
    2.1.2. 用于平晶检定的干涉仪  12-14
  2.2. 平晶的类型与检定方法  14-19
    2.2.1. 多面互检  15-16
    2.2.2. 等倾干涉  16-17
    2.2.3. 等厚干涉  17-19
  2.3. 几种检定方法的对比  19-20
  2.4. 等厚干涉仪的基本类型  20-22
  2.5. 本章小结  22-23
3. C4-1型等厚干涉仪的改造  23-34
  3.1. C4-1型等厚干涉仪的光路结构  23-25
  3.2. 光源的改造  25-26
    3.2.1. 激光光源  25
    3.2.2. 扩束系统  25-26
  3.3. 标准平晶支架的设计安装  26-27
  3.4. 接收部分的改造  27-30
    3.4.1. CCD相机  28
    3.4.2. CCD镜头  28-30
  3.5. 无干涉条纹情况的分析解决  30-33
  3.6. 本章小结  33-34
4. 条纹图像处理及测量算法  34-49
  4.1. 图像的相减  35-36
  4.2. 图像的增强  36-41
    4.2.1. 灰度变换及γ校正  36-37
    4.2.2. 图像的滤波  37-41
  4.3. 图像的形态学处理  41-44
    4.3.1. 图像的二值化  41-42
    4.3.2. 图像的腐蚀和膨胀  42-43
    4.3.3. 图像的开、闭运算  43-44
  4.4. 图像的细化算法  44-46
  4.5. 条纹修整  46
  4.6. 条纹标记  46-47
  4.7. 平面度的计算  47-48
  4.8. 本章小结  48-49
5. 平晶平面度测量步骤与长平晶平面度分段测量  49-54
  5.1. 平面度测量步骤  49-50
    5.1.1. 仪器使用前的调整  49
    5.1.2. 测量  49-50
  5.2. 长平晶平面度分段测量  50-53
    5.2.1. 分段测量的方法  50-52
    5.2.2. 长平晶分段测量操作  52-53
  5.3. 本章小结  53-54
6. 不确定度分析  54-59
  6.1. 平面平晶  54-56
    6.1.1. 数学模型  54-55
    6.1.2. 不确定度来源  55-56
    6.1.3. 合成标准不确定度  56
  6.2. 长平晶  56-57
  6.3. 本章小结  57-59
7. 总结  59-60
致谢  60-61
参考文献  61-64
附录  64-71

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