[发明专利]基于非均匀采样校正的抗振动白光干涉测量方法

说明书

本发明公开了一种基于非均匀采样校正的抗振动白光干涉测量方法，所述方法包括以下步骤：采集待测件的白光干涉图序列和准单色光干涉图序列；对准单色光干涉图进行基于频域峰值亚像素定位的振动倾斜平面计算，并利用这些倾斜平面计算白光干涉图中每个像素位置的非均匀移相采样间隔；利用非均匀傅里叶变换校正白光干涉信号；对校正后的白光干涉信号进行调制度峰值位置的提取，以此恢复被测件表面的形貌分布。本发明采用双通道的白光干涉系统分别获取单色光干涉图序列以及白光干涉图序列，利用单色光干涉图序列来解算出振动影响下的采样间隔误差，以此来校正畸变的白光干涉信号，复原出被测件表面的形貌分布，该方法成本较低且测量精度高。

技术领域

本发明属于光干涉计量测试领域，特别涉及一种基于非均匀采样校正的抗振动白光干涉测量方法。

背景技术

白光扫描干涉术具有结构简单，测量精度高，具有非接触性等优势，目前，该技术在航空航天、材料科学、机械加工等众多领域都得以广泛地应用。由于白光扫描干涉术采用的是低相干光源，相干长度仅为几微米，只有当光程差接近于零时才能够观察到白光干涉条纹，因此对测量环境的要求较高，测量现场的环境振动会影响其测量精度，导致该技术难以运用到加工现场当中。

针对这个问题，国内外已经提出了多种不同的振动补偿技术，这些技术主要分为两种：主动抗振以及被动抗振。主动抗振是通过在系统中添加来对振动引起的光程差进行探测并进行相应的补偿，目前常用的方法有机电式反馈法、声光调制反馈法、电光调制反馈法等，此类方法需要对干涉仪的硬件进行改动，光路复杂，不易操作，并且成本较高。被动抗振是在测量过程中获取干涉信号，之后对测量数据应用适当的算法来对振动引起的测量误差进行补偿或者校正。被动抗振无需对硬件进行改动，操作简单，成本较低。

目前，VEECO公司提出了一种方法，采用白光光源作为测试光，激光光源作为参考光，使两光束共路，利用参考信号来得到扫描装置的运动情况以及系统受到的振动影响计算出实际的步长，并将得到的实际步长代入到质心检测算法中得到相干峰值的位置信息，该方法计算量小，但是测量精度较低且不适用于振动较大的情况；德国卡塞尔大学的Tereschenko等人提出了一种方法，结合迈克尔逊白光干涉仪以及激光测距干涉仪，利用光电二极管采集红外光源的干涉信号并解算出面阵探测器所获取的干涉图的实际位置，利用插值法来校正白光干涉信号，该方法的装置结构较为复杂，成本较高。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术存在的问题，提供一种抗振动白光干涉测量方法，解决白光干涉测量技术的抗振动问题。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于非均匀采样校正的抗振动白光干涉测量方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1，采集待测件的白光干涉图序列和准单色光干涉图序列；

步骤2，对准单色光干涉图进行基于频域峰值亚像素定位的振动倾斜平面计算，并利用这些倾斜平面计算白光干涉图中每个像素位置的非均匀移相采样间隔；

步骤3，利用非均匀傅里叶变换校正白光干涉信号；

步骤4，对校正后的白光干涉信号进行调制度峰值位置的提取，以此恢复被测件表面的形貌分布。

进一步地，步骤2所述对准单色光干涉图进行基于频域峰值亚像素定位的振动倾斜平面计算，并利用这些倾斜平面计算白光干涉图中每个像素位置的非均匀移相采样间隔，具体过程包括：

步骤2-1，对准单色光干涉图进行傅里叶变换得到其频谱分布；

步骤2-2，滤除频谱分布中的低频分量后提取其正一级旁瓣的峰值位置，得到整数精度的峰值坐标；

步骤2-3，采用迭代的方法对步骤2-2中峰值附近预设范围内的区域进行细分操作，提取亚像素精度的峰值坐标；