基于机器视觉的可变光栏的测量技术研究

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1、密级:硕士学位论文基于机器视觉的可变光栏的测量技术研究作者姓名：谢红指导教师：廖志杰副研究员中国科学院光电技术研究所学位类别：工程硕士学科专业：光学工程研究所：中国科学院光电技术研究所二零一六年五月AResearchonMeasurementTechniqueofTheIrisDiaphragmBasedonMachineVisionByXieHongADissertationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementFo

2、rthedegreeofMasterofEngineeringInstituteofOpticsandElectronics,ChineseAcademyofSciencesMay,2016致谢致谢三年时间一晃而过，我的研究生生涯即将结束。第一次来光电所复试的那一天还历历在目，清晰可见。我从一个刚毕业的大学生成长为了现在这个自己，虽然不是最满意的自己，却已经开始慢慢蜕变，相信有了这三年时光的激励，我会越来越好。这段时间，给我帮助和鼓励的人无数，其中最为感谢的是我的导师廖志杰老师，他不仅是我学术上的指导老师，更是我人生道路上的指明灯。在学习和科研

3、上，我以前累积的毛病太多，但是廖志杰老师非常耐心和善的教我。对我课题进行悉心指导和帮助，甚至耽误自己的工作之余的时间来纠正我的错误，他严谨而又认真的学术态度是我学习的榜样，他教会了我如何科研，如何学习，如何做一个更完善的自己，他给我的教诲我会铭记一生并时时刻刻提醒自己。其次，感谢实验室的邢廷文老师、林妩媚老师、廖胜老师。、谢伟民老师。、李云师兄在平时以及月工作总结时对我课题上的关心和指导，有了他们我的课题进展的更为顺利。还要感谢与我。同级的二室的李素钧、黎鹏、寇杰、金和，我们一起学习、成长，以及实验室的周超、王跃强等师兄陪我走过了这充实的三年，

4、刚来的师弟师妹们也给我的科室生活带了无限的快乐。还要感谢我的室友：尹梦舒、刘慧勤、陈冰倩、谭玉凤，以及我们一起去川西的小伙伴：吴相猴。、高辉、张栩铫。、原晨，和你们在一起的时光，是我在光电所最美好的时光。另外，感谢研究生部的廖老师、胡老师、朱文师兄在我的研究生生活中的指导和帮助，谢谢你们！最后，感谢我的父母把我培养成人，谢谢你们和弟弟对我的爱陪伴我这么多年。谢红2016年5月I摘要摘要投影光刻物镜中可变光栏的主要作用是通过调节物镜的数值孔径来控制系统中的光通量，以获得不同曝光条件下的分辨力。而分辨力是光刻机的重要性能指标，因此对可变光栏的测量与

5、研究具有重要的意义。由于可变光栏叶片较薄易变形、边缘不规则，接触式的测量技术并不适用于该零件的测量。本文采用基于机器视觉的方式对其搭建一套测量系统，通过图像处理获取其尺寸参数。该光栏边缘为正曲线多边形，而在实际应用中是将其视为圆形的，因此对如何对该光栏的有效尺寸进行评价本文进行了研究。本文的主要工作如下：1、分析了光栏结构以及测量需求，搭建机器视觉测量系统。该测量系统主要由：CCD摄像机、照明光源、计算机组成。本文通过对现有标定技术的总结，采用张正友标定方法对摄像机畸变进行标定，并对系统采集到的图像进行了畸变校正。结合光栏的实际形状，采用同心圆

6、模板对摄像机的物面分辨率进行标定，每圆环计算出对应的物面分辨率系数，能在一定程度上提高尺寸由像素换算成毫米的精度。2、进行图像处理时定位到了光栏图像的亚像素级边缘，基于光栏形状的不规则性，对其图像进行了多种近似圆（外接圆、内切圆、等效面积圆等）的拟合获取其圆参数并计算出了相应的圆度误差。3、本文提出对正曲线十六边形以及其几种拟合圆进行衍射模拟，通过其衍射分辨力的相近似度来评判该光栏的有效尺寸值。通过夫琅禾费衍射的模拟，结合对比分析，给出了一种最适合评价光栏的实际口径值的圆。4、在测量前分析了该测量系统的误差影响因素，并对几类可控的因素进行了误差

7、分析实验。通过对标准件的测量，得出该测量系统的测量误差小于0.02mm，测量重复性精度小于0.003mm。关键词：机器视觉、测量技术、可变光栏、衍射分析、图像处理IIABSTRACTABSTRACTThemainfunctionoftheirisdiaphragminlithographyprojectionlensistocontroltheluminousfluxbyadjustingtheNAofobjectivelenstofortheresolutionindifferentexposureconditions.Itissignifi

8、canttomeasureandresearchontheirisdiaphragmbecauseoftheresolutionisanimporta