[发明专利]一种基于重构模型中轴线、中轴面的结构尺寸测量方法

说明书

本发明涉及一种基于重构模型中轴线、中轴面的结构尺寸的测量方法，包括以下步骤：利用CT扫描设备对微流控芯片进行断层扫描以得到微流控芯片的三维数据体；利用三维重构技术处理三维数据体，得到微流控芯片中微通道的网格模型，通过模型分割方法将网格模型分割成独立的微通道结构；利用8‑Subiteration细化算法，提取微通道结构的中轴线处各点坐标参数，利用最小二乘法拟合成中轴线，得到中轴线方程；利用powercrust算法，提取扁平通道的中轴面，并提取微通道结构的中轴面上点的坐标参数，利用最小二乘法拟合成平面，得到平面方程。本发明能够在不破坏微流控芯片结构的情况下，进行结构尺寸的测量。

技术领域

本发明属于结构尺寸测量技术领域，具体涉及一种基于重构模型中轴线、中轴面的结构尺寸测量方法。

背景技术

微通道是微流控芯片的基础结构，它的加工质量对微流控芯片的功能分析起到很重要的作用。同传统机械零件一样，微流控芯片的结构尺寸在加工过程中存在尺寸误差，包括距离尺寸误差和角度数值误差，其对微流控芯片性能的影响不容忽视，在加工过程中，结构尺寸的加工误差难以保证，需要后期对结构尺寸进行测量。

微流控芯片属于新领域，其结构尺寸的无损测量方法的发展刚刚处于起步状态。

发明人了解到：现有微流控芯片结构尺寸的测量技术包括接触式测量技术和非接触式测量技术。接触式测量技术主要包括触针式轮廓仪等，只能测量微流控芯片简单微通道的轮廓尺寸，很难直接测量微流控芯片复杂微通道的结构尺寸；非接触式测量技术主要包括扫描电子显微镜、白光干涉检测等，检测环境要求高，操作复杂；两种测量手段都需要对被测微流控芯片进行切割取样，都是破坏式测量。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种基于重构模型中轴线、中轴面的结构尺寸测量方法，能够在不破坏微流控芯片结构的情况下，进行微流控芯片微通道结构尺寸的测量。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：一种基于重构模型中轴线、中轴面的结构尺寸测量方法，包括以下步骤：

步骤1，利用CT扫描设备对微流控芯片进行断层扫描以得到微流控芯片的三维数据体。

步骤2，利用三维重构技术处理三维数据体，得到微流控芯片中微通道的网格模型，通过模型分割方法将网格模型分割成独立的微通道结构。

步骤3，对微通道结构的深宽比进行判断，所述深宽比指的是深度与宽度的比值，当深宽比大于设定范围或小于设定范围时，将微通道结构定义为扁平通道，采用步骤5；当深宽比数值在设定范围内时，微通道结构的横截面近似于正方形，采用步骤4。

步骤4，利用8-Subiteration细化算法，提取微通道结构的中轴线处各点坐标参数，利用最小二乘法拟合成中轴线，得到中轴线方程。

步骤5，利用powercrust算法，提取扁平通道的中轴面，并提取微通道结构的中轴面上点的坐标参数，利用最小二乘法拟合成平面，得到平面方程。

步骤6，当相邻两微通道结构的中轴线或中轴面平行时，计算两中轴线间的距离或两中轴面间的距离，来表征两通道之间的距离尺寸。

当相邻两微通道结构的中轴线或中轴面不平行时，计算两中轴线间的夹角或两中轴面间的夹角，来表征两通道之间的角度数值。

步骤7，重复步骤1-6多次(次数用N表示)，对得到的数据进行以下处理：

计算测量结果的算术平均值：

计算样本标准差：

计算极限误差：