波带板干涉法测量光学双曲面研究
非球面的检测技术一直是制约其得到广泛应用的难题。本文针对非球面高精度检测，在总结现有检测方法的基础上，设计了基于波带板干涉法的共光路干涉系统。阐述了干涉仪的测量原理，实验中针对曲率半径R=103.26mm，口径D=40mm的被测双曲面，设计并制作了波带板，使用CCD采集干涉条纹并编制基于坐标变换的条纹中心法的干涉条纹处理程序，并将测量数据与泰勒-霍普森轮廓仪进行了比对，实验结果证明了该系统的可行性和先进性。针对CCD采集的闭合干涉条纹，研究了图像预处理技术、基于坐标变换的条纹中心法及泽尼克波面拟合技术。图像预处理技术包括图像灰度化、图像二值化、图像减影、几何校正、中值滤波、形态学滤波等。通过预处理得到一幅用于条纹中心计算及坐标变换的二值图像，提高了计算精度。采用亮度插值的原理，将闭合条纹由笛卡尔直角坐标系下转换为极坐标系下，然后利用细化算法提取条纹中心点的位置，并对这些点采样、赋值，最后经逆变换映射回原直角坐标系，通过泽尼克波面拟合，得到干涉条纹每一点的相位值，实现了对闭合干涉条纹位相调制。根据上述原理编写程序，利用计算机进行仿真并对实际采集的干涉条纹处理，得到PV值为0.4036λ，RMS值为0.06243λ以及算法误差：PV值约为λ/50，RMS值约为λ/230。由于检测光和参考光在同一光路中，干涉条纹可以免受振动和空气的影响，因此，这种共光路波带板干涉法能够实现现场检测。在实际的加工检测中，对于同一类型的被测元件，光路和波带板都是固定的，只需要将被测原件置于测量位置，通过干涉的方法，CCD接收并用计算机处理。检测工作简单并能达到要求的检验精度。由于波带板的设计制作成本低，光路实现简单，而且干涉图能很好的反映被测面的面型，所以此方法很适用于实际的加工检测中。对于批量生产的非球面元件具有很高的实用意义。
非球面检测;干涉测量;闭环条纹;图像处理
西安工业大学
硕士
光学工程
权贵秦
2010
中文
TH744.3;TN911.73
83
2010-12-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）