利用Moiré图案测量固体材料表面的平滑度.PDFVIP

利用 Moiré 圖案測量固體材料表面的平滑度 研究者:劉佩欣、賴怡靜 指導者:王倫教授、陳正源老師 壹、 緒論 一、 研究動機 每個人的指紋都只有微小的差距，但若要讓機器辨認就有很大的難度。 我們發現 Moiré 圖案能測量出微小的位移，所以我們想利用此特性來測量固體材 料表面的平滑度，進而利用 2D 的 Moiré 圖案來測量 3D 的物體。但 Moiré 圖案大 部分都是用來測量共平面相互移動(如圖一)的距離，是否也可以來測量前後距離 的變化(如圖二)呢? 因此我們想藉由本實驗來找出答案。 圖一、共平面相互移動示意圖 圖二、前後相互移動示意圖 二、 研究目的 將一條紋平均投射在有凹凸起伏的固體材料上，再放一片條紋於其上。 由於兩片條紋的距離會隨著凹凸起伏而有變化，因而會產生 Moiré 圖案。因此我 們希望能夠利用此圖案，回推其凹凸起伏的狀況。 三、 研究問題 (一)證實 Moiré 圖案能測量垂直距離之改變。 (二)利用所得之特性找出物體表面的平滑度。 貳、 文獻探討 一、 原理: 疊合角的差異所產生的 Moiré圖案(如圖三) 圖三、疊合角的差異所產生的 Moiré圖案 44 暗紋垂直距離 亮紋垂直距離 二、 平面干涉條紋計算公式推導 暗紋中心 亮紋中心 母光柵 次光柵 圖四、母光柵(master grating)的週期記為 ，次光柵(specimen grating)的週期記 圖四、母光柵(master grating)的週期記為 ，次光柵(specimen grating)的週期記為 。當兩光柵的暗紋或亮紋重疊時，是Moiré圖案的亮紋；一個暗紋和一個亮紋 為 。 重疊時，是 Moiré圖案的暗紋。 次光柵被固定在圖四左側， 僅從 做伸長或壓縮的條紋變化。 當兩光柵的暗紋或亮紋重疊時，是 Moiré圖案的亮紋；一個暗紋和一個亮紋重 疊時，是 Moiré圖案的暗紋。 定義為兩莫耳紋兩亮紋中心間的距離 _____( 1 ) 母光柵的 A 點，在形變後的次光柵位移 至 點， 定義為長度改變量除以原 始長度 _____( 2 ) 第二個暗紋位移量為 2 ，依此類推，所以(2)算式可以改為 (G 為光柵長度) 45 亮紋 亮紋 暗紋 暗紋 圖五、兩個週期皆為 的光柵，一個光柵從水平逆時針旋轉 度產生的 Moiré圖 案 。 由圖五得 _____(4) 以及 _____(5) 當 為小角度時，可記為 ______(6) 亮紋