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基于聚焦深度法的刀具几何参数三维测量方法
被引量：
5
1
作者
张沛东
刘巍
+3 位作者
王文琪
司立坤
张洋
周孟德
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2023年第4期244-253,共10页
刀具几何参数的精确测量是评估刀具性能的关键。针对复杂刀具几何参数难以测量的问题,基于聚焦深度法对其端面几何参数进行三维测量。首先,提出了一种适用于刀具端面序列图像的改进双阈值Tenengrad聚焦评价函数,通过局部像素分析确定了...
刀具几何参数的精确测量是评估刀具性能的关键。针对复杂刀具几何参数难以测量的问题,基于聚焦深度法对其端面几何参数进行三维测量。首先,提出了一种适用于刀具端面序列图像的改进双阈值Tenengrad聚焦评价函数,通过局部像素分析确定了函数最佳计算窗口大小,在清晰度比率、陡峭度、清晰变化率、局部波动量评价指标下与常用聚焦函数进行了对比,验证了所提函数在计算刀具端面序列图像时更具有优势;其次,通过自适应sigmoid函数的图像增强算法实现了高对比度的刀具端面序列图像的获取,提升了三维测量效率,基于RANSCA算法对刀具后刀面点云表面进行平面拟合并提出了端面几何参数向量计算方法;最后,通过所构建的刀具测量系统对标准量块的阶梯深度进行了测量,误差为0.32%,并实现了刀具后刀面的三维形貌还原,进一步对主切削刃内、外刃顶角和直径参数进行测量。实验结果表明:顶角测量误差<0.3°,直径测量误差<3μm,优于Tenengrad函数对应角度(<1.9°)及直径(<13μm)测量结果,满足复杂刀具对角度(<0.5°)和直径(<10μm)的测量精度要求。
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关键词
聚焦深度法
聚焦评价函数
三维
形貌
还原
刀具几何参数测量
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职称材料
基于白光透射反射干涉的形貌重构方法验证
2
作者
刘君
薛晨阳
+2 位作者
丑修建
刘毅
牛康康
《测试技术学报》
2010年第5期463-466,共4页
利用扫描白光干涉的测量方法,通过透射反射干涉的方式,对覆盖不同层数透明薄膜GaAs台阶结构进行透射测试,实现了对覆盖透明薄膜的GaAs台阶结构三维形貌还原方法的验证.该测量方法是在Pizeo的驱动下,通过改变测量臂和参考臂之间的光程差...
利用扫描白光干涉的测量方法,通过透射反射干涉的方式,对覆盖不同层数透明薄膜GaAs台阶结构进行透射测试,实现了对覆盖透明薄膜的GaAs台阶结构三维形貌还原方法的验证.该测量方法是在Pizeo的驱动下,通过改变测量臂和参考臂之间的光程差,使其不同高度的表面到达零光程差位置,并由CCD记录整个扫描过程中干涉条纹的变化状况,进而提取被测件的三维形貌信息.该测试技术具有非接触、无破损、高灵敏度和快速测量的特点.可为膜后形貌的三维重构提供借鉴方法.
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关键词
扫描白光干涉
GaAs台阶结构
透射反射干涉
三维
形貌
还原
零光程差
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职称材料
结构光照明并行物方差动快速测量方法研究
被引量：
4
3
作者
刘志群
易定容
+2 位作者
孔令华
王文琪
刘婷
《仪器仪表学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2017年第12期2987-2993,共7页
激光扫描差动共聚焦显微测量方法具有纳米量级的轴向测量精度,然而信号在离焦位置获取,横向分辨率较低,而且使用激光逐点扫描方式,测量速度慢;基于空间光相位调制的结构光照明显微成像方法,可以实现超分辨率成像,但不具备高的轴向测量精...
激光扫描差动共聚焦显微测量方法具有纳米量级的轴向测量精度,然而信号在离焦位置获取,横向分辨率较低,而且使用激光逐点扫描方式,测量速度慢;基于空间光相位调制的结构光照明显微成像方法,可以实现超分辨率成像,但不具备高的轴向测量精度,因此这两种方法都不能满足微纳加工过程中复杂物体微观表面形貌在线、在位测量的要求。将空间光相位调制结构光照明显微成像技术与差动轴向测量方法结合,提出基于结构光照明的并行物方差动快速测量方法。该方法只需要使用一台面阵相机做探测器,在结构光照明相位调制模式下,获取样品在焦前和焦后位置的相位图像并分别合成对应的焦前及焦后高分辨率图像I_A和I_B,对两幅图像进行求差而建立差动信号I_D,再根据预先刻度好的差动曲线就可以得出被测样品在各个位置的表面高度。使用该方法对500 nm步高、10μm周期的标准样品进行测量,标准差为2.8 nm,相对误差为0.6%,完成一幅包含2 048×2 048个位置的表面形貌测量耗时65 ms。测量实验结果表明,该方法可以进行快速、在线纳米量级高精度轴向测量,可以实现15/s次三维形貌纳米量级精度测量。
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关键词
物方差动
结构光照明
空间光调制器
三维
形貌
还原
与测量
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职称材料
题名
基于聚焦深度法的刀具几何参数三维测量方法
被引量：
5
1
作者
张沛东
刘巍
王文琪
司立坤
张洋
周孟德
机构
大连理工大学机械工程学院
出处
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2023年第4期244-253,共10页
基金
国家重点研发计划(2018YFA0703304)
国家自然科学基金(92148301,52125504)
中国博士后基金(2022M710591,2021TQ0056)。
文摘
刀具几何参数的精确测量是评估刀具性能的关键。针对复杂刀具几何参数难以测量的问题,基于聚焦深度法对其端面几何参数进行三维测量。首先,提出了一种适用于刀具端面序列图像的改进双阈值Tenengrad聚焦评价函数,通过局部像素分析确定了函数最佳计算窗口大小,在清晰度比率、陡峭度、清晰变化率、局部波动量评价指标下与常用聚焦函数进行了对比,验证了所提函数在计算刀具端面序列图像时更具有优势;其次,通过自适应sigmoid函数的图像增强算法实现了高对比度的刀具端面序列图像的获取,提升了三维测量效率,基于RANSCA算法对刀具后刀面点云表面进行平面拟合并提出了端面几何参数向量计算方法;最后,通过所构建的刀具测量系统对标准量块的阶梯深度进行了测量,误差为0.32%,并实现了刀具后刀面的三维形貌还原,进一步对主切削刃内、外刃顶角和直径参数进行测量。实验结果表明:顶角测量误差<0.3°,直径测量误差<3μm,优于Tenengrad函数对应角度(<1.9°)及直径(<13μm)测量结果,满足复杂刀具对角度(<0.5°)和直径(<10μm)的测量精度要求。
关键词
聚焦深度法
聚焦评价函数
三维
形貌
还原
刀具几何参数测量
Keywords
depth from focus method
focus evaluation function
3D morphology reconstruction
geometrical parameters measurement of cutting tools
分类号
TN29 [电子电信—物理电子学]
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职称材料
题名
基于白光透射反射干涉的形貌重构方法验证
2
作者
刘君
薛晨阳
丑修建
刘毅
牛康康
机构
中北大学电子测试技术国家重点实验室仪器科学与动态测试教育部重点实验室
出处
《测试技术学报》
2010年第5期463-466,共4页
基金
国家863基金资助项目(2007AA04Z321)
国家自然科学基金重点资助项目(50535030)
国家自然科学基金资助项目(60806039)
文摘
利用扫描白光干涉的测量方法,通过透射反射干涉的方式,对覆盖不同层数透明薄膜GaAs台阶结构进行透射测试,实现了对覆盖透明薄膜的GaAs台阶结构三维形貌还原方法的验证.该测量方法是在Pizeo的驱动下,通过改变测量臂和参考臂之间的光程差,使其不同高度的表面到达零光程差位置,并由CCD记录整个扫描过程中干涉条纹的变化状况,进而提取被测件的三维形貌信息.该测试技术具有非接触、无破损、高灵敏度和快速测量的特点.可为膜后形貌的三维重构提供借鉴方法.
关键词
扫描白光干涉
GaAs台阶结构
透射反射干涉
三维
形貌
还原
零光程差
Keywords
white light scanning interference
GaAs step structure
transmission reflection interference
three-dimensional morphology reconstruction
zero optical path different
分类号
O436.1 [机械工程—光学工程]
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职称材料
题名
结构光照明并行物方差动快速测量方法研究
被引量：
4
3
作者
刘志群
易定容
孔令华
王文琪
刘婷
机构
华侨大学机电及自动化学院
闽江学院物理学与电子信息工程系
福建工程学院机械与汽车工程学院
出处
《仪器仪表学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2017年第12期2987-2993,共7页
基金
国家自然科学基金(51775200)
福建省中青年教师教育科研(JAT160394)项目资助
文摘
激光扫描差动共聚焦显微测量方法具有纳米量级的轴向测量精度,然而信号在离焦位置获取,横向分辨率较低,而且使用激光逐点扫描方式,测量速度慢;基于空间光相位调制的结构光照明显微成像方法,可以实现超分辨率成像,但不具备高的轴向测量精度,因此这两种方法都不能满足微纳加工过程中复杂物体微观表面形貌在线、在位测量的要求。将空间光相位调制结构光照明显微成像技术与差动轴向测量方法结合,提出基于结构光照明的并行物方差动快速测量方法。该方法只需要使用一台面阵相机做探测器,在结构光照明相位调制模式下,获取样品在焦前和焦后位置的相位图像并分别合成对应的焦前及焦后高分辨率图像I_A和I_B,对两幅图像进行求差而建立差动信号I_D,再根据预先刻度好的差动曲线就可以得出被测样品在各个位置的表面高度。使用该方法对500 nm步高、10μm周期的标准样品进行测量,标准差为2.8 nm,相对误差为0.6%,完成一幅包含2 048×2 048个位置的表面形貌测量耗时65 ms。测量实验结果表明,该方法可以进行快速、在线纳米量级高精度轴向测量,可以实现15/s次三维形貌纳米量级精度测量。
关键词
物方差动
结构光照明
空间光调制器
三维
形貌
还原
与测量
Keywords
object-side differential
structured light illumination
spatial light modulator
3D topography recovery and measurement
分类号
TH742 [机械工程—光学工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于聚焦深度法的刀具几何参数三维测量方法
张沛东
刘巍
王文琪
司立坤
张洋
周孟德
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2023
5
下载PDF
职称材料
2
基于白光透射反射干涉的形貌重构方法验证
刘君
薛晨阳
丑修建
刘毅
牛康康
《测试技术学报》
2010
0
下载PDF
职称材料
3
结构光照明并行物方差动快速测量方法研究
刘志群
易定容
孔令华
王文琪
刘婷
《仪器仪表学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2017
4
下载PDF
职称材料
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