多自由度运动误差在线测量系统设计

针对传统多自由度运动误差测量系统一直存在易受工作环境影响,误差测量稳定性差的问题,提出并设计基于激光干涉仪的多自由度运动误差在线测量系统。通过分析激光干涉仪误差测量原理,在传统运动误差测量系统中引入激光干涉仪,利用激光干涉现象对多自由度运动物体精确测定,建立多自由度运动误差在线测量数学模型,实现多自由度运动误差的测量。实验结果表明,相比传统测量系统,改进设计的多自由度运动误差在线测量系统,具有良好的抗干扰能力及较高的测量准确性。     

大行程位移台干涉测距系统的误差补偿

双频激光干涉仪作为常用的精密光学非接触式测量设备,具有精度高、抗干扰能力强、灵活性好等优点。然而环境温度变化、机械振动等因素可能会影响其测量结果的准确性,并且影响程度会随着测量光程的增加而增大。针对基于双频激光干涉仪的大行程位移台测距系统,首先研究了位移台测距系统的测量原理,然后针对系统存在的各项误差进行了分析和补偿,最后,对系统进行综合误差补偿实验,短时间补偿量达到10^-8 m量级,且时间越长补偿效果越好。该方法较现有的误差补偿方法更为完整,补偿量更大。     

基于激光跟踪仪的转台系统几何误差检测

转台系统是多轴机床的基本组件,因此转台系统的几何误差检测对于多轴机床的误差补偿有重要意义。提出了一种基于激光跟踪仪的转台系统几何误差检测方法,利用齐次坐标变换建立转台系统的误差模型,并给出几何误差与空间误差之间的关系。利用激光跟踪仪检测转台上不共线的三个点的空间坐标并得到各点的空间误差,再逆用误差模型,建立了包含六项几何误差的方程组。求解方程组,获得了转台系统的六项几何误差的解析表达式。将检测方法应用于某转台系统的几何误差检测,并通过对比实验证明了该方法的有效性。     

激光合成波长纳米测量干涉仪的非线性误差分析

描述了激光合成波长纳米测量干涉仪的测量原理,分析了非线性误差对该干涉仪的影响,得出了由偏振光非正交、椭偏化和光学元件偏振非正交及椭偏化等对该干涉仪造成的非线性误差为偏振态误差的二阶或高阶小量。进行了激光合成波长纳米测量干涉仪和激光外差干涉仪的对比实验,结果表明激光合成波长纳米测量干涉仪的最大误差为2.1nm,优于激光外差干涉仪的最大误差7.5nm,验证了激光合成波长纳米测量干涉仪的优越性。     

激光测量技术在天线近场系统中的应用

借助于先进的激光测量技术．可对天线近场测量系统的定位误差进行精确测量并加以校正。基于对扫描架机械误差源的分析，本文叙述了线性激光测量方法，介绍了激光跟踪系统的应用原理及前景，提出了利用激光测量数据进行定位误差校正的基本思路。     

632.8nm高精度移相菲佐干涉仪测量误差分析

为了满足高精度光学系统对光学元件纳米级的检测精度要求,提出了一种理论可实现纳米级测量的632.8nm移相菲佐干涉仪的设计方案。通过对检测凹面和凸面的632.8nm移相菲佐干涉仪的基本结构和测量原理的分析,指出影响干涉仪测量精度的几种主要误差:移相误差、几何结构误差、振动误差、探测器误差(非线性误差和量化误差)、光源误差(波长不稳定和强度不稳定)、空气扰动和折射率变化误差。通过对这些误差理论分析和模拟,量化了各误差对测量精度的影响,其中移相误差、几何误差、振动误差和空气折射率误差影响最为显著。根据测量精度要求和仿真结果,得到实现纳米级测量的干涉仪系统参数和环境参数设置要求。     

电子束曝光机激光工件台测量系统研究

由于电子束曝光机采用的修正技术,工件台的测量系统显得十分重要。介绍了电子束曝光机激光定位精密工件台的工作原理,其测量系统首次采用国际先进的HP5527双频激光干涉仪。对测量系统进行了详细的误差分析,在此基础上提出了系统误差的补偿方法。     

纳米精度双频激光干涉仪非线性误差的确定方法

介绍了确定纳米精度双频激光干涉仪非线性误差的两种方法：纳米比对方法和幅值估算方法,前者通过将双频激光干涉仪和计量院纳米精度F-P干涉仪进行纳米比对确定非线性误差,具有测量结果直接和米定义溯源的优点;后者通过测定偏振干涉仪测量信号的幅值调制度估算非线性误差,具有简单易行、受外界因素干扰小等优点。实验结果表明,对于此干涉仪系统,非线性误差的测量结果小于2．5nm,估算结果为1．4nm,两者在误差允许的范围内一致。     

外差激光干涉测长非线性误差的消除

外差激光干涉仪能够通过光波细分达到亚纳米分辨率,因而在科学研究和精密机械制造中得到了广泛应用。然而,由于光学系统中不可避免的缺陷,导致被测信号中出现一个附加的相位误差,使测到的相位移和被测长度不呈线性关系,成为现有激光干涉仪难以逾越的精度极限。为此,通过光学相位补偿理论的研究得出一种消除激光干涉仪非线性误差的方法,它可以应用在大部分科学实验和工业制造中的纳米长度测量中,而且不论是一阶或二阶误差都可以通过这个方法被消除。     

外差干涉仪混频误差分析

共光路外差干涉仪具有很高的分辨率．但因为安装、调试误差会产生非线性误差．影响系统的测量精度。着重分析了在共光路外差干涉仪中由激光光源的椭圆偏振化和沃拉斯顿棱镜的安装方位角误差同时存在的情况下，引起的频率混叠综合误差的大小及变化规律。结果发现其造成的非线性误差可达2．2nm，同时还发现两者造成的误差在某些情况下存在一定程度的相互抵消作用。讨论了提高测量系统精度的有效措施，对正确设计和调试激光外差测试系统、提高测量系统精度具有重要意义。