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激光共聚焦信号处理及控制技术的研究
作 者: 沈金华
导 师: 刘国栋
学 校: 哈尔滨工业大学
专 业: 仪器科学与技术
关键词: 共聚焦显微 表面形貌测量 数据采集
分类号: TH744.5
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
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内容摘要
产品的小型化和精密化,使得人们对表面轮廓形貌测量的要求日益迫切。共聚焦显微技术有效地解决了高分辨率、非接触式测量的问题,能够实现光学层析,并通过计算机合成三维立体图像,从而成为医学、生物学以及工业等领域的重要工具和研究手段。课题“激光共聚焦信号采集及控制技术的研究”是黑龙江省科技攻关项目“多光针表面形貌测量系统”中的一个子课题,主要目标是实现该系统的信号采集和控制技术,并进行了深入的研究。首先对差动激光共聚焦测量系统的原理进行了详细的介绍。设计了差动共焦光电信号探测系统、精密位移测量系统、显微视觉测量模块的信号采集及控制系统。其次对系统进行软件的整体设计,整个软件分为:共焦测量模块、精密视觉位移测量模块、显微视觉模块。共焦测量模块主要用于采集聚焦误差信号的输出值,利用输出值判定驱动物镜移动,进行大小两种量程的选择测量;精密视觉位移测量模块主要是将物镜的移动在线阵CCD上造成的像素位置变动转化为物镜实际的位移量;显微视觉模块主要是对显微视觉系统拍摄序列图像并进行处理。最后通过实验,对光电转换电路进行了调试,对信号进行了数据采集,对精密位移测量系统和显微系统进行了标定。结果表明该系统工作性能良好。
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全文目录
摘要 4-5 Abstract 5-8 第1章 绪论 8-16 1.1 课题背景和意义 8-9 1.2 共聚焦测量技术的研究和应用现状 9-15 1.3 课题的主要研究内容 15-16 第2章 激光共聚焦信号采集及控制系统的设计 16-32 2.1 差动共聚焦测量的基本原理 16-19 2.1.1 共焦测量原理 16-17 2.1.2 差动共焦测量原理 17-19 2.2 激光共聚焦信号采集及控制系统的总体设计 19-31 2.2.1 测量系统原理 19-20 2.2.2 光电信号探测系统 20-28 2.2.3 差动共焦测量系统 28-29 2.2.4 精密视觉位移测量系统 29-30 2.2.5 显微视觉系统 30-31 2.3 本章小结 31-32 第3章 激光共聚焦信号采集及控制系统的软件设计 32-44 3.1 差动共焦测量模块 32-38 3.1.1 聚焦信号的采集 32-35 3.1.2 轴向运动控制 35-37 3.1.3 差动共焦测量的闭环控制 37-38 3.2 精密视觉位移测量模块 38-42 3.2.1 线阵CCD的选择 38-39 3.2.2 线阵CCD采集系统 39-41 3.2.3 光斑位置算法 41-42 3.3 显微视觉模块 42-43 3.4 本章小结 43-44 第4章 实验结果和分析 44-53 4.1 聚焦误差信号采集 44-48 4.1.1 针孔位置调节 44-46 4.1.2 光电转换后续电路的调试 46-47 4.1.3 信号采集 47-48 4.2 精密位移测量系统的标定 48-51 4.2.1 数据采集及处理 48-50 4.2.2 位移测量系统的标定 50-51 4.3 显微系统的标定 51-52 4.3.1 像素当量的标定 51-52 4.3.2 放大倍数的标定 52 4.4 本章小结 52-53 结论 53-54 参考文献 54-57 附录1 57-58 附录2 58-60 致谢 60
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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 仪器、仪表 > 光学仪器 > 物理光学仪器 > 激光仪器
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