机械加工精度的提高和零件的小型化,以及微电路、微光学等微表面的不断应用,迫切需要高精度的表面形貌测量技术。目前应用较为普遍的非接触表面形貌测量技术有白光相移干涉技术、传统相移干涉技术和多波长干涉技术等。本文结合多波长干涉和传统相移干涉的优点,针对波长轮换与相移扫描相结合的表面形貌干涉测量方法的图像采集系统进行了研究。本文主要研究内容如下:首先,分析了白光干涉技术、相移干涉技术和多波长干涉技术的基本原理和优缺点,论述了波长轮换与相移扫描相结合表面形貌干涉测量方法的原理。其次,通过分析国内外在多波长干涉和相移干涉的现状,以表面形貌干涉图像采集为目的,设计了由白光LED光源和三个不同波长滤光片构成的多波长光源。选取了压电陶瓷驱动器作为相移驱动机构,确定了基于Mirau结构的干涉显微光路,并基于VC++编写软件控制CCD进行干涉图像的采集。最后,对于三波长下的干涉图像数据,利用灰度序列提取算法和椭圆拟合算法进行序列驱动相位的计算,通过Lagrange插值构造满足相位提取算法——四步法的四幅相差为π/2的干涉灰度图,运用四步法依次计算出各波长下的干涉相位。在此基础上,导出两相近波长的相位差和两较远波长的相位差,运用大小尺度结合的多波长干涉算法计算出干涉场上各点的真实相位。计算了被测表面轮廓的参数,分析了测量误差,并对整个干涉图像采集系统进行了实验验证。