本發(fā)明屬于測量儀器及測量方法領域，提供了一種平面等厚干涉數(shù)顯測量裝置及采用該裝置測量平晶平面度的方法。

背景技術：

平面等厚干涉儀是通過標準平晶與被測平晶比較測量被測平晶平面度的光機型儀器，其采用人眼通過讀數(shù)顯微鏡對圖像多次瞄準對線并由測微鼓輪讀取數(shù)據(jù)，根據(jù)公式計算被測平晶平面度。該方法測量誤差源較多、測量結果準確度和測量效率低，而工作強度大更是始終困擾著測量人員。近年來隨著CCD攝像和計算機圖像處理技術的應用，采用該技術對光波等傾干涉條紋和等厚干涉條紋圖像處理，在國內高校及計量技術機構均有研究，但在該技術的廣泛適用性、CCD圖像傳感器的快捷安裝、數(shù)據(jù)處理及結果輸出等方面，本發(fā)明所采用的技術尚未見應用。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決平面等厚干涉儀測量平晶平面度存在測量過程復雜、測量效率和準確度低、工作強度大的缺點和技術難題，提供了一種平面等厚干涉數(shù)顯測量裝置及采用該裝置測量平晶平面度的方法，優(yōu)化原有測量過程，提高自動化測量程度，有效解決原有測量方法中的技術難題。

本發(fā)明的目的之一是提供一種平面等厚干涉數(shù)顯測量裝置，包括光波等厚干涉光路結構，還包括圖像采集與傳輸模塊、圖像識別與處理模塊和數(shù)據(jù)采集與處理模塊，所述圖像采集與傳輸模塊是在光學等厚干涉光路結構視場管安裝的CCD圖像傳感器，還包括與其相連的具有調節(jié)功能的專用轉接套筒及終端設備計算機，所述CCD圖像傳感器通過數(shù)據(jù)傳輸線與所述計算機連接，所述圖像識別與處理模塊是安裝在計算機內的對采集到的圖像信息進行識別并處理的軟件，所述數(shù)據(jù)采集與處理模塊是安裝在計算機內的程序軟件，對圖像上的選定測量點進行數(shù)據(jù)采集并計算處理后，直接顯示被測平晶平面度測量值。

一種平面等厚干涉數(shù)顯測量裝置由CCD圖像傳感器（2），圖像識別與處理模塊（8），數(shù)據(jù)采集與處理模塊（9），及計算機（6）組成。

一種平面等厚干涉數(shù)顯測量裝置，本裝置由圖像傳感器與數(shù)字攝像機（2），圖像識別與處理模塊（8），數(shù)據(jù)采集與處理模塊（9），計算機（6）及平面等厚干涉光路結構（3），構成，其特征在于：本裝置所述圖像采集與傳輸模塊（7）是安裝在光學等厚干涉光路視場管的CCD圖像傳感器與數(shù)字攝像機（2），與其固連的具有調節(jié)功能的專用轉接套筒，CCD圖像傳感器與數(shù)字攝像機（2）通過傳輸線與所述計算機（6）連接；圖像識別與處理模塊（8）是安裝在計算機（6）內的對圖像信息進行識別并處理的軟件；數(shù)據(jù)采集與處理模塊（9）是安裝在計算機內對測量點進行數(shù)據(jù)采集并計算，最終顯示被測平晶平面度測量值（17）的軟件。

所述的一種平面等厚干涉數(shù)顯測量裝置，其特征在于：所述CCD圖像傳感器與數(shù)字攝像機（2）為CCD圖像傳感器與CCD數(shù)字攝像機的成套組合。

所述的一種平面等厚干涉數(shù)顯測量裝置，其特征在于：所述圖像識別與處理模塊（8）包括圖像識別模塊（12）和圖像處理模塊（13）。

所述的一種平面等厚干涉數(shù)顯測量裝置，其特征在于：數(shù)據(jù)采集與處理模塊（7）包括數(shù)據(jù)采集模塊（15）、數(shù)據(jù)處理模塊（16）和顯示平面度測量值模塊（17）。

所述的一種平面等厚干涉數(shù)顯測量裝置，其特征在于：所述CCD圖像傳感器與數(shù)字攝像機（2）還包括與其相連的具有調節(jié)功能的專用轉接套筒。

本發(fā)明的另一個目的是提供一種采用平面等厚干涉數(shù)顯測量裝置測量平晶平面度的方法。

所述的一種平面等厚干涉數(shù)顯測量裝置測量平晶平面度的方法，其特征在于：測量的步驟如下：

（1）將被測平晶放置在標準平晶工作面上；

（2）打開計算機及平面等厚干涉數(shù)顯測量裝置電源的預熱；

（3）打開平面等厚干涉數(shù)顯測量軟件；

（4）進行圖像采集與傳輸；

（5）進行圖像識別與處理；

（6）調整干涉條紋圖像的位置和數(shù)量滿足測量要求；

（7）通過轉接套筒微調至出現(xiàn)清晰干涉條紋；

（8）選取測量點；

（9）計算并顯示平面度測量值。

所述的一種平面等厚干涉數(shù)顯測量裝置測量平晶平面度的方法，其特征在于：所述步驟（5）依次包括圖像預處理、圖像二值化、圖像腐蝕膨脹處理、圖像條紋細化處理、毛刺處理及圖像修整，最終得到平面度干涉條紋。

所述的一種平面等厚干涉數(shù)顯測量裝置測量平晶平面度的方法，其特征在于：還包括步驟（9）中所述的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、顯示平面度測量值的步驟。

附圖說明：

圖1是本發(fā)明平面等厚干涉數(shù)顯測量裝置的硬件結構示意圖；

圖2是本發(fā)明的系統(tǒng)框圖；

圖3是本發(fā)明平面等厚干涉數(shù)顯測量裝置測量平晶平面度方法的流程圖；

圖4是本發(fā)明中圖像處理結果及參數(shù)選取方法的示意圖。

圖中：1、鈉光光源；2、CCD圖像傳感器；3、平面等厚干涉儀；4、標準平晶與被測平晶；5、電源穩(wěn)壓器；6、計算機；7、圖像采集與傳輸模塊；8、圖像識別與處理模塊；9、數(shù)據(jù)采集與處理模塊；10、圖像采集；11、圖像傳輸；12、圖像識別；13、圖像處理；14、選取測量點；15、數(shù)據(jù)采集；16、數(shù)據(jù)處理；17、顯示平面度測量值。

具體實施方式

為能進一步了解本發(fā)明的內容、特點及功效，茲列舉以下實施例，并結合附圖詳細說明如下：

圖1是本發(fā)明平面等厚干涉數(shù)顯測量裝置的硬件結構示意圖，包括原平面等厚干涉儀的光波干涉光路結構（3），在光波干涉光路結構（3）的視場管安裝的CCD圖像傳感器（2），在本實施例中，CCD圖像傳感器為CCD數(shù)字攝像機并附帶具有調節(jié)功能的專用轉接套筒，在終端設備計算機（6）的主機內安裝有圖像及數(shù)據(jù)處理軟件。

圖2是本發(fā)明平面等厚干涉數(shù)顯測量裝置的系統(tǒng)框圖，包括圖像采集與傳輸模塊（7）、圖像識別與處理模塊（8）和數(shù)據(jù)采集與處理模塊（9）。其中圖像采集與傳輸模塊（7）是安裝在光波干涉光路結構（3）的視場管的CCD圖像傳感器及其附帶具有調節(jié)功能的專用轉接套筒，圖像識別與處理模塊（8）是安裝在計算機主機內的圖像識別與處理軟件，數(shù)據(jù)采集與處理模塊（9）是安裝在計算機主機內的數(shù)據(jù)采集與處理軟件。數(shù)據(jù)采集與處理模塊（9）包括人員在圖像上選取測量點（14）、數(shù)據(jù)采集模塊（15）、數(shù)據(jù)處理模塊（16）和顯示平面度測量值模塊（17）。

本發(fā)明的另一個目的是提供一種采用平面等厚干涉數(shù)顯測量裝置測量平晶平面度的方法。

所述的一種平面等厚干涉數(shù)顯測量裝置測量平晶平面度的方法，其特征在于：測量的步驟如下：

（1）將被測平晶放置在標準平晶工作面上；

（2）打開計算機及平面等厚干涉數(shù)顯測量裝置電源的預熱；

（3）打開平面等厚干涉數(shù)顯測量軟件；

（4）進行圖像采集與傳輸；

（5）進行圖像識別與處理；

（6）調整干涉條紋圖像的位置和數(shù)量滿足測量要求；

（7）通過轉接套筒微調至出現(xiàn)清晰干涉條紋；

（8）選取測量點；

（9）計算并顯示平面度測量值。

所述的一種平面等厚干涉數(shù)顯測量裝置測量平晶平面度的方法，其特征在于：所述步驟（5）依次包括圖像預處理、圖像二值化、圖像腐蝕膨脹處理、圖像條紋細化處理、毛刺處理及圖像修整，最終得到平面度干涉條紋。

所述的一種平面等厚干涉數(shù)顯測量裝置測量平晶平面度的方法，其特征在于：還包括步驟（9）中所述的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、顯示平面度測量值的步驟。

在本發(fā)明中，步驟（9）數(shù)據(jù)處理中平面度采用了未對標準平晶平面度修正的計算公式：

其中：為被測平晶的平面度測量值、為條紋間距、為通過直徑的最大彎曲量、為所使用光源的光波波長。

圖4是本發(fā)明中圖像處理結果及參數(shù)選取方法的示意圖。從圖中可見平面度計算公式中、兩參數(shù)的取值方法。

本發(fā)明所達到的測量效果是：

在Φ（30～100）mm測量范圍內，平晶平面度測量不確定度：

U≤0.020μm，（k =2）。

本發(fā)明具有的優(yōu)點和有益效果：本發(fā)明平面等厚干涉數(shù)顯測量裝置通過CCD圖像傳感器和計算機圖像及數(shù)據(jù)處理技術，實現(xiàn)了測量過程和測量結果數(shù)據(jù)處理的自動化，有效消除原測量過程中多項誤差源，減小隨機誤差，提高測量結果準確度和測量效率，在Φ（30～100）mm測量范圍內，平晶平面度測量不確定度為（0.005～0.020）μm，（k =2），與原測量方法的不確定度（0.013～0.024）μm，（k =2）相比，測量質量明顯提升。同時成本低廉，硬件安裝及圖像調焦簡捷快速，顯著減輕人員工作強度，且具有普遍的適用性。