基于区域灰度梯度差异的摆片基片特征 尺寸视觉测量方法

石英摆片是石英挠性加速度计的核心器件,其关键特征尺寸的加工精度由摆片基片加工精度决定。常规使用工具显微镜对基片表面特征尺寸进行测量,此测量过程复杂、重复性精度弱且效率低。提出了基于区域灰度梯度差异的摆片基片特征尺寸测量方法。首先对视觉测量系统硬件结构进行了设计研制,然后建立了基于区域灰度梯度的摆片基片边缘检测算法,其次围绕摆片基片结构特点提出了其特征边缘点的搜索分类方法,最后开展了摆片基片特征尺寸测量实验。实验结果表明,提出边缘检测方法在摆片基片圆心拟合偏差小于3μm的情况下可替代Zernike矩方法以提高边缘检测效率;所研测量系统2 s内即可完成摆片基片特征尺寸测量且不同位姿下的摆片基片特征尺寸测量重复性精度优于8μm。相较于工具显微镜,测量结果可靠性及重复性均有所改善,测量效率显著提升。