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便攜式光學(xué)表面三維形貌在線檢測儀
光學(xué)干涉測量法作為一種重要的非接觸表面三維形貌測量手段，具有無損傷、率的特點(diǎn)，長期以來始終是國內(nèi)外高精度測量領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。便攜式光學(xué)表面三維形貌在線檢測儀就是基于光學(xué)干涉測量法設(shè)計的超光滑表面三維形貌檢測儀器，以解決機(jī)械、微電子、光學(xué)等領(lǐng)域超精密加工元件的高精度在線快速批量檢測問題，例如超大集成電路晶元、LED藍(lán)寶石襯底等元件的生產(chǎn)檢測，可應(yīng)用在芯片、LED、微機(jī)械、微光學(xué)、航空航天用光學(xué)陀螺、強(qiáng)激光、天文望遠(yuǎn)鏡等生產(chǎn)與科研領(lǐng)域。 由于通用的光學(xué)表面三維形貌檢測儀體積較大，其光路系統(tǒng)和三維調(diào)整載物臺是分開的，依靠懸臂結(jié)構(gòu)將二者連接起來。這種結(jié)構(gòu)可獲得較大縱向測量范圍，但儀器受振動和氣流影響很大，穩(wěn)定性不足，需要配以抗振平臺或采用其他復(fù)雜的抗振措施，這就大大增加了儀器研發(fā)成本。加之采用傳統(tǒng)的測量臺結(jié)構(gòu)設(shè)計，被測件置于儀器的干涉測量物鏡和載物臺之間，限制了被測件的橫向尺寸，無法實(shí)現(xiàn)對大口徑光學(xué)元件表面的檢測。綜合以上因素，此類儀器只能用于實(shí)驗(yàn)室檢測，無法滿足工業(yè)生產(chǎn)中在線測量的要求。 本作品采用光路、機(jī)械、電路和軟件算法的一體化和集成化技術(shù)，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性和抗干擾能力；采用背測式技術(shù)，打破了被測件尺寸限制；采用重疊平均移相干涉測量技術(shù)，保證了測試精度。本作品實(shí)用性強(qiáng)，適用范圍廣，具有打破國外技術(shù)壟斷，實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新的特點(diǎn)。 本作品主要研究內(nèi)容及成果包括：使用短相干LED干涉成像技術(shù)，提高成像質(zhì)量；依據(jù)干涉條紋對比度變化選定采樣區(qū)間，減小了系統(tǒng)誤差；優(yōu)化了光機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和電路控制，提高了系統(tǒng)的便攜性和穩(wěn)定性；使用背測式結(jié)構(gòu)，載物臺位于物鏡和被測面之間，從而對被測面口徑無尺寸限制；使用了重疊平均移相干涉測量技術(shù)，將干涉測量精度提高到亞納米量級；開發(fā)了一套集PZT移相、CCD采集和面形計算分析于一體的軟件，將檢測時間壓縮到10秒鐘以內(nèi)。