【摘 要】
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白光显微干涉测量技术是干涉测量领域的重要分支,相较于单色光干涉测量,因其可实现样品的大偏差阶跃型形貌检测,在微机电、微机械、微光学等领域的先进制造方面,有着广泛而重要的应用价值。白光干涉仪在通过显微干涉物镜实现高分辨率的同时,水平测量范围却受到物镜视场的限制。因此,实现水平方向上大范围、高分辨率的形貌检测,一直是白光干涉技术领域需要突破的重点和难点。本文针对三维形貌的噪声区域影响拼接精度的问题,提
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白光显微干涉测量技术是干涉测量领域的重要分支,相较于单色光干涉测量,因其可实现样品的大偏差阶跃型形貌检测,在微机电、微机械、微光学等领域的先进制造方面,有着广泛而重要的应用价值。白光干涉仪在通过显微干涉物镜实现高分辨率的同时,水平测量范围却受到物镜视场的限制。因此,实现水平方向上大范围、高分辨率的形貌检测,一直是白光干涉技术领域需要突破的重点和难点。本文针对三维形貌的噪声区域影响拼接精度的问题,提出了一种基于干涉条纹质量的加权重构算法,可实现对噪声区域的重构。为研究基于重合区域的三维形貌拼接技术,本文从原理上对各类算法进行对比分析并进行仿真验证。在面内配准阶段,针对阶跃型和连续型两类样品的不同的表面特征,结合Canny算子和DoG算子的特征检测方法,提出了一种基于拼接方向的自适应模板匹配方法,很好地解决模板大小与配准精度难以两全的矛盾。在面外误差校正及形貌融合阶段,对比分析常见的面外误差校正算法和形貌融合算法,最终采用效果更好的全局拼接算法和线性加权融合算法。最后在实验室自研的白光显微干涉仪上,采用较高倍率的小视场物镜对两类样品进行拼接实验,并做误差分析。实验结果表明:阶跃型样品拼接实验的横向拼接精度为0.36μm,纵向拼接精度为3.58nm,连续型样品拼接实验的横向拼接精度为1.414μm,粗糙度Rq值误差为0.72nm。验证了本文的算法可以较好地实现阶跃型样品和连续型样品的大范围、高分辨率的形貌检测。
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