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本文对微表面形貌检测仪进行了系统建模和功能扩展的探究。对系统的整体结构、光学系统和软件部分功能作了详尽的介绍。理论上对光学系统进行了光能计算,选择LightTools软件对光学系统完成了建模,通过软件与理论推导出的照度情况进行了对比。为测量非球面被测物,实现了双波长测量法功能,分析了该算法及其误差补偿算法的原理。为增加测量深度及粗糙度可测范围,实现了白光干涉法,分析其原理。为增加白光零级条纹的可见度,引入组合光源法。对光纤连接器及粗糙度样板进行了探测试验,给出不同光源组合的实验对比。分析了算法误差来源及改进方法。论文完成的主要工作1.阐述了微表面形貌检测仪的整体结构和光学系统。设计并制作了LED的驱动电路板,为后续组合光源实验创造了条件。给出了为提供更准确的前置电压和前置电流而调节电路板的过程。介绍了微表面形貌检测仪软件部分的功能、结构组成及可测参数。2.为在今后的工作中进一步改善系统照明,对光学系统建立了软件模型。首先从理论上对光学系统光能损失进行了估计、对系统光能进行计算。然后用LightTools对整个光学系统进行了仿真模拟并进行了光路追迹。最后分析了CCD光敏面上的照度情况,与理论推导结果进行了对比。3.为了使微表面形貌检测仪能够测量曲率较大的非球面被测物,在系统中引入了双波长测量法,分析了其原理及误差放大原因,给出消除误差的算法原理。为了增加微表面形貌检测仪的测量深度,引入了白光相关峰探测五步法和三步法,分析了其原理。用Visual C++实现了以上算法。为了增加白光干涉中零级条纹的可见度,引入了组合光源法,给出理论上的最佳波长组合。4.用双波长测量法测量光纤连接器端面。分别采用不同波长组合进行实验。通过单波长实验对双波长测量法进行了对比,给出基于本系统的误差来源及改善方法。采用白光干涉法测量粗糙度为0.8μm的粗糙度样板。用白光LED照明做了白光相关峰探测五步和三步法实验,选择三步法进行后续形貌提取。用组合光源照明进行功能实验。对比实验验证了组合光源照明探测效果好于白光LED照明效果。给出了测量粗糙度样板的测量精度。