一种新型触针式曲面形貌测量系统

介绍一种用于曲面形貌特性的测量－分析系统，在触针技术的基础上，采用激光－光栅干涉和散斑干涉条纹微机细分技术并利用计算机图形学原理，解决高精度曲面表面形貌测量问题，讨论了系统工作原理、光电信号处理、软件设计及曲面数据处理模型，给出了初步实验结果。     

全息光栅干涉法测量曲面形貌的理论研究

基于光栅原理，提出一种可用于任意曲面形貌测量的全息光栅干涉的新方法，给出了光学原理实验系统，系统中采用拟氖激光不光源，反射型柱面全息衍射光栅为标准器，并用计算机软、硬件对光栅信号进行细分处理。实验表明，系统可获得较宽的动态范围和较高的分辨率，可用于测量曲面形貌。     

全息光栅干涉法测量曲面形貌的理论研究

基于光栅原理，提出一种可用于任意曲面形貌测量的全息光栅干涉的新方法，给出了光学原理实验系统，系统中采用氦氖激光为光源，反射型柱面全息衍射光栅为标准器，并用计算机软、硬件对光栅信号进行细分处理．实验表明，系统可获得较宽的动态范围和较高的分辨率，可用于测量曲面形貌．     

半导体器件工作温度的光学干涉测量

采用光学干涉测温原理测量微电子器件在线工作温度，设计了干涉测温系统，进行了实际测量实验，并与红外微像仪的测量结果进行了比较。     

林尼克结构干涉测量系统误差分析

在应用林尼克结构干涉测量系统进行测量时,发现系统存在一个近似为二次曲面的测量误差。根据光学干涉系统的测量原理,分别对林尼克结构干涉测量系统的相移器误差、摄像机误差和光学系统误差进行了分析,确定光学系统误差是干涉测量系统的主要误差源,其中显微物镜焦点轴向误差是产生系统测量误差曲面的主要原因。以平面为实验测量样件,应用测量系统对参考光臂显微物镜的不同轴向位置进行了测量,通过分析测量结果验证了焦点轴向误差对系统测量误差的影响,并与理论结果进行了比较。     

半导体器件工作温度的光学干涉测量

采用光学干涉测温原理测量微电子器件在线工作温度，设计了干涉测温系统，进行了实际测量实验，并与红外微像仪的测量结果进行了比较．     

基于白光干涉术的微器件三维表面形貌恢复研究

白光干涉测量技术是光学测量中一种非常重要的方法。介绍了白光干涉测量的原理及系统构成,提出了基于局部峰点插值提取白光干涉信号包络的算法。对局部峰点插值提取包络算法的实现和数据处理的过程进行了讨论,得到了清晰的三维表面形貌图像。     

F—P腔相干测量模型的建立与测量精度分析

研究了应用法布里－珀罗（简称Ｆ－Ｐ）干涉仪实现气体或透明液体折射率和浓度相干的原理,给出了检测系统的主要设计方法和技术参数。该系统主要由光纤Ｆ－Ｐ传感器、ＣＣＤ光电转换器、接口电路和微机组成,主要特点是实现了对折射率和浓度的实时、连续、动态跟踪和高精度测量。我们导出了待测介质的折射率或浓度的变化量随干涉条纹的变化量变化的函数关系式,提出了干涉条纹的“中心位置定位法”,设计了干涉条纹动态跟踪的完整算     

可定量测量的透射式微分干涉显微系统

为满足透明体表面形貌定量测量的需要,研制成功了透射式微分干涉显微测量系统,该系统包括透射式微分干涉显微镜,CCD摄像机,检偏器旋转驱动部件,计算机及相关测量软件。介绍了测量原理、公式、相移干涉方法以及将一台普通反射式干涉显微镜,改装成透射式微分干涉相衬显微镜的关键技术。利用改装好的装置对几种透明体的形貌进行了重构。结果表明:该系统较好地解决了透明体表面形貌的重构问题,在一般实验室条件下,无须采取任何隔振和环境控制措施,测量系统重复性、稳定性均优于2nm,测量范围不受半个波长的限制,有广阔的应用前景。     

基于白光干涉的MEMS三维表面形貌测量

利用白光干涉垂直扫描原理,设计了测量微机电系统(MEMS)表面形貌特征的垂直扫描白光干涉系统.该系统由垂直扫描位移工作台驱动被测件,通过检测被测件表面的干涉条纹变化得到表面形貌.垂直扫描位移工作台利用压电陶瓷驱动柔性铰链结构进行纳米驱动,光栅传感器监控整个垂直扫描过程,对压电陶瓷的非线性误差进行实时补偿.垂直扫描位移工作台的性能分析表明:分辨率达到1 nm,定位精度小于10 nm.同时采用图像分析技术对光学仪器测量台阶出现的噪声进行了消噪处理,试验结果表明垂直扫描白光干涉系统能够实现MEMS三维表面形貌的高精度测量.     

A novel wide-range precision instrument for measuring three-dimensional surface topography

We developed a measuring instrument that had wide range, high precision, small measuring touch force. The instrument for three-dimensional (3D) surface topography measurement was composed of a high precision displacement sensor based on the Michelson interference principle, a 3D platform based on vertical scanning, a measuring and control circuit, and an industrial control computer. It was a closed loop control system, which changed the traditional moving stylus scanning style into a moving platform scanning style. When the workpiece was measured, the lever of the displacement sensor returned to the balanced position in every sample interval according to the zero offset of the displacement sensor. The non-linear error caused by the rotation of the lever was, therefore, very small even if the measuring range was wide. The instrument can measure the roughness and the profile size of a curved surface.     

砂轮形貌的计算机采样分析

砂轮表面形貌对磨削表面质量及磨削效率有很大的影响。为研究它的作用,就有必要随时精确了解砂轮表面形貌。虽然其测量方法有多种多样,在本文中我们将介绍一种具有实际应用价值的砂轮形貌测量系统,并对其组成、功能及原理进行讨论。     

磨合试验与表面形貌变化规律的分形表征

为了研究和掌握真实磨合过程中表面形貌的变化规律,在自制的摩擦磨损试验机上进行了更换摩擦副的磨合磨损试验,用T1000表面轮廓测量仪对试件表面形貌进行在线测量,进而运用分形理论对磨合过程中表面形貌的变化规律进行表征研究.结果表明:采用同一表面性质的一组试件进行磨合过程试验比传统的磨合试验方法科学合理,其试验结果具有客观性;随着磨合过程的进行,磨损表面粗糙度值Ra和尺度系数C逐渐减小,分形维数D与特征粗糙度Ra*逐渐增大,当达到磨合状态时它们都将达到稳定的数值.且特征粗糙度Ra*在反映磨合表面形貌的变化时不但具有与分形维数D和尺度系数C一样的规律性,而且表现出更高的灵敏性.     

激光在弯曲液面的反射效应及应用

基于激光在润湿效应形成的凹形弯曲液面上边界反射,研究了凹形弯曲液面的特性.结果表明,当平行激光束入射到由圆柱形玻璃管壁润湿效应形成的凹形弯曲液面上时,边界反射可产生特殊的反射图样,且图样半径随入射光束半径的增大迅速变大.通过测量反射图样的半径和入射光束的半径,可实时描绘弯曲液面的性质.利用弯曲液面的边界反射可测得弯曲液面的斜率曲线、弯曲液面上升的最大高度和接触角.     

复杂曲面三维数模重建技术的应用与研究

运用三维测量技术对汽车复杂零件进行实物采样,获取空间三维实物点坐标,采用双Ｂ样条函数进行曲面拟合,在计算机中生成三维数学模型,用几何光顺法检测曲面模型重建的精度,并给予光顺修正。在三坐标测量机与计算机之间联网并编写数据转换软件,实现三坐标测量的点阵数据能方便地被ＵＧ软件读取。测量技术与计算机技术相结合使三维实物的计算机数学建模有了新的跃进,加速了引进产品的国产化与创新进程     

基于pro／e复杂曲面加工技术的研究

通过运用Pro／e软件和三坐标测量仪,实现复杂曲面零件的三维数据采集、曲面重建以及数控加工进行了研究和实践应用。为复杂曲面零件加工提供了可靠的、高效的、系统性的加工方法。     

回转曲面面积图像检测光学系统的误差分析

论述了影响回转曲面面积图像检测系统的误差源，从照明系统、CCD摄像系统及摄像系统的标定分析了光学系统对测量误差的作用，在此基础上就光学系统硬件和图像处理算法两方面提出了改进和提高系统测量精度的措施。     

Measurement of corneal astigmatism

Cornea is the most important optical surface in the eye dioptric system. Three kinds of methods in measuring corneal astigmatism were used. Three hundred and sixty eyes suffered ametropia were selected on a random basis. Computer_assisted corneal topographic system was compared with keratometer and cycloplegic retinoscopy in measuring corneal curvature. There was no statistical difference in axes of astigmatism among the three groups. It is thought that ΔSim \%K\% could show the corneal regular astigmatism. As for diopters of astitigmatism, no difference was found between the groups of corneal topography and keratometer, but there was a significant difference between the group of cycloplegic retinoscopy and the other two groups. It was demonstrated that keratometer could function similarly as the corneal topography. However, it measured only four points from a small region of the cornea and was limited in measuring slight changes in corneal curvature. Some discussion was also made about the graphic patterns and ΔSim \%K\% in corneal topography.     

双三次曲面的反演算问题

在科技领域中广泛应用的双三次曲面,一般都按给定曲面特征点(又称控制点)求解,然而在不少实际问题中,例如地层层面的模拟,都是反过来,即知道曲面上的数据点,求解该曲面的特征点,以确定该曲面方程。这是曲面的反演算问题,本文讨论双三次曲面反演算问题,推导出反演算的数学表达式,依特定值找出系数矩阵,并用二次曲线拟合法求出曲面片角点的切矢量,依方程解出曲面的特征点,从而可确定通过离散数据点的曲面方程。     

曲面均匀网格轮式行进生成法

提出一种新的曲面有限元网格生成方法,将曲面边界离散相邻节点连接构造线段序列,并从序列中的线段出发,以线段的空间位置为依据,构造圆,再利用该圆在曲面上布点筛选求取网格节点,生成单元,使节点一单元一线段交替生成,该方法实现了曲面均匀网格的自动生成,网格质量良好,适用于不同形式的曲面,具有很大程度的通用性,有利于解决有限元分析建模的瓶颈之一——曲面网格自动生成问题。