一种用于对长直导轨的微小不平度进行动态测量的方法

探讨了一种能对长直导轨的微小不平度进行高精度实时测量的新方法．其原理是用一个光栅与激光干涉条纹组成莫尔条纹，利用莫尔条纹的放大作用将干涉条纹在微小角变下的微小移动放大几千倍，从而大大提高了测量灵敏度，使测量精度提高到０．５″．     

基于二次莫尔条纹纳米光栅传感器细分电路设计

基于由两组一次莫尔条纹形成的二次莫尔条纹信号,通过对二次莫尔条纹信号电子细分得到纳米级测量精度的计量光栅传感器,从而提高光栅纳米测量的分辨率和精度。     

基于光栅的光电测长的原理

光电测长仪是一种增量式编码器,是利用光栅尺形成的莫尔条纹,通过光电转换、辨向和细分等环节实现数字计数测量。章介绍了光栅式光电测长仪的工作原理。     

莫尔条纹的观察与测量

当两块粗光栅以适当的位置放置时,可以观察到莫尔条纹.当移动其一时,莫尔条纹也随之移动,利用此现象可以进行精密测量.利用自制的粗光栅进行了测试,效果较好.介绍了粗光栅的制作方法、莫尔条纹的基本原理与现象,进行了实测数据对理论的验证.     

锁相式莫尔条纹信号细分方法

简要论述了研究光栅莫尔条纹信号细分方法的意义,介绍了传统的细分方法,对常用的直接细分法、移相电阻链法、幅值分割法、鉴相细分法等的基本原理及主要优缺点进行了分析对比,阐述了传统的锁相细分原理不能直接用于光栅莫尔条纹信号细分技术中的原因,提出新的锁相式莫尔条纹信号细分方法,给出具体的推导过程,论述了该方法的特点,在不需要独立辨向电路的前提下,实现了细分与辨向的统一,为光栅数显装置实现高精度、高分辨率和数字集成化奠定了基础.     

基于格雷编码的彩色结构光快速三维测量技术

提出一种基于格雷编码原理的彩色结构光三维测量方法,通过向被测物体投影两幅彩色结构光栅,分析得到物体表面的三维信息,在保证测量精度和准确度的同时,提高了三维测量的速度。将格雷编码原则和容易辨别的颜色结合应用到彩色条纹编码中,得到序列周期唯一且编码周期起始位置任意的彩色条纹编码,克服了码间干扰,解码方法简单且精度高,适用范围广;利用三色相移法取代传统三幅相移法。实验结果表明,使用基于格雷编码原理的彩色结构光方法可以得到被测物体精确的表面高度信息。     

磁卡机中的光栅编码器设计

对光栅副、光源与接收元件以及光栅编码器结构件的设计等问题进行了研究。磁卡机中的光栅编码器建立在光学莫尔条纹的基础上,综合了光栅技术、光电技术和精密机械加工等现代技术,实现对划卡过程中的计算机读、写控制。     

长光栅莫尔条纹的光电信号特性

本文给出了长光栅莫尔条纹光电信号的函数形式,并对此函数进行频谱分析.在此基础上较详细地讨论了它的正弦性和对比度.     

数字莫尔条纹非球面检测技术的理论研究

介绍了非球面检测的数字莫尔条纹法,根据两光栅叠加理论给出了数字莫尔条纹的数学模型,并通过三步数字相移技术得到反映被测量非球面面形特征的相位分布,最后利用三步相移算法得到非球面的面形特征,从而达到检测非球面的目的.     

基于莫尔条纹误差信号的多编码器故障诊断遥测系统

在测量系统应用多个编码器的工作背景下,针对光电轴角编码器在实际应用过程中发生的任何微小故障和错码问题,从莫尔条纹光电信号数据处理角度,研制了快速且准确的编码器故障分析系统。设计了以ARM为核心处理器,采用高速串行A/D模数转换器的硬件采集卡;同时设计了AD7420温度传感器测量电路;采用Zigbee无线通信协议方式将采集的各个温度情况下编码器单元的莫尔条纹误差信号的离散数据通过无线传输至中继计算机,最后经数据处理后传输到总控计算机;基于误差信号辨识方法,将误差信号质量指标、故障类型在上位机界面上显示,通过人机交互界面,可利用误差信号质量诊断误码状态以及各个分立编码器单元的工作状态,为测量系统的故障预测及遥测诊断奠定了硬、软件基础。     

光栅莫尔条纹信号非正弦性误差修正

为了提高光栅传感器的测量精度,提出了一种莫尔条纹信号非正弦性误差修正方法.通过三角函数变换建立修正模型,并依据泰勒级数迈克劳林展开式建立光栅传感器输出信号正弦性修正方程.以非线性模型中常用的最小二乘参数估计方法建立代价函数,采用粒子群算法对修正方程中的参数进行辨识,实现对光栅传感器输出信号的修正.针对修正前后采样数据的误差进行分析,光栅传感器输出信号误差峰峰值由110″降低至24″,其正弦性得到了改善.实验结果表明,该方法有效地解决了光栅传感器在复杂工作环境下输出信号非正弦性导致的精确性和稳定性问题,提高了光栅传感器的输出信号精度,增强了其对复杂工业现场的适应能力.     

光栅信号单谱线细分算法实现

在基于电荷耦合器件（CCD）的光栅位移测量系统中,为提高光栅莫尔条纹信号的细分数和跟踪速度,根据CCD采集的光栅莫尔条纹信号周期不随运行速度变化的特点,利用离散傅里叶变换（DFT）单谱线算法来获得信号一次谐波的相位值.采用坐标旋转数字计算机（CORDIC）算法对一次谐波谱线的复数求出反正切,获得莫尔条纹信号在任意时刻的相位值,再通过两次相邻时刻的条纹移动相位差值获得位移的大小和方向,全部算法采用FPGA实现.ModelSim仿真结果表明,DFT模块和CORDIC模块共延迟22个时钟周期即可输出结果.此方法具有细分数高、运算速度快、实现简单等特点,为解决光栅精密位移测量中由于莫尔条纹细分数提高而导致跟踪速度下降的问题提供了参考.     

Angle measurement error and compensation for pitched rotation of circular grating

As circular grating is not vertical to the shaft,the angle measurement error of the circular grating is analyzed.Based on the moire fringe equations in pitched condition,the mathematic model of the angle measurement error is derived.The paper comes to the conclusion that the nonorthogonal angle between the circular grating and the shaft leads to the second harmonic error of the angle measurement,and the correctness of the result is proved by the experimental data.The method of the error compensation is presented,and the angle measurement accuracy of the circular grating is improved by the error compensation.     

Optical/Digital Fringe Multiplication in Projection Moiré

In this paper, the optical/digital fringe multiplication (O/DFM) is realized in projection moiré using digital image processing (DIP). Both deformed grating and reference grating are captured using a CCD camera. The reference grating can also be produced using DIP. With the O/DFM, the pattern is multiplied with an image processing software, which is developed using MATLAB 6.5. Also with DIP, the phase shifting can become much simpler, and the automation can be adopted. The multiplied pattern is much thinner and easier to read, and sensitivity of measurement can be enhanced.     

Angle measurement error and compensation for decentration rotation of circular gratings

As the geometric center of circular grating does not coincide with the rotation center,the angle measurement error of circular grating is analyzed. Based on the moire fringe equations in decentration condition,the mathematical model of angle measurement error is derived. It is concluded that the decentration between the centre of circular grating and the center of revolving shaft leads to the first-harmonic error of angle measurement. The correctness of the result is proved by experimental data. The method of error compensation is presented,and the angle measurement accuracy of the circular grating is effectively improved by the error compensation.     

鉴相技术在金属粗光栅细分中的应用

针对金属粗光栅波形质量差和节距大的缺点,提出了一种通过动态位置检测实现的鉴相细分方案,并完成了系统设计．实践证明,该方案解决了高倍细分数与高测量速度之间的矛盾,为金属光栅尺的应用开辟了新思路．     

采用模运算和混沌的喷泉码

本文提出一类全新的喷泉码机制及其编译码算法,称之为中国变换码。不同于基于因子图和异或运算的现有喷泉码机制,该码的编码算法通过在素数集中均匀选取素数将有限长度的原始分组不断分解为包含余数的编码分组,通过混沌位置置乱算法生成编码分组,接收方只要从这些编码分组中接收固定数量的分组,即能以100%的概率恢复译码。本文通过仿真实验验证了这种新喷泉码的机制及构造的有效性。     

双频投影栅线法物体轮廓测量技术研究

在光学投影栅线法测量物体三维轮廓理论的基础上,本文提出了双频投影栅线法物体轮廓测量技术,通过两种不同频率的光栅投影图,能够直接得到包含物体高度信息的绝对相位值,能够实现具有陡峭边沿物体的测量,实验结果表明,利用该方法能够显著提高物体轮廓测量精度.     

绝对编码光栅的相位细分

针对位移精密测量中提高绝对编码光栅的分辨率,提出一种绝对编码的相位细分方法。由自然码或格雷码的多码道光栅组成编码光栅,其基元码道是高频率的罗奇光栅,解码采用傅里叶变换相位计算方法,通过傅里叶变换、空间频域滤波和逆傅里叶变换得到基元码道的相位分布,利用格雷码的级次信息得到展开的相位分布。利用相位分布的线性性质进行线性拟合,实现高分辨率的相位细分。分析了实验原理并进行了提高分辨率的相位细分实验研究,实验结果表明,采用相位细分的方法,经过标定后可大大提高绝对编码光栅的分辨率和测量精度。     

相位测量技术在人体尺寸自动测量中的应用

本文研究了一种新的人体非接触测量方法--投影条纹相位测量法.采用一般的白光照明,将光栅投影到人体表面,用掇象机将所形成的变形栅摄入计算机内的图象帧存贮器内,利用移相算法或付立叶变换法可以计算出图象上每个象素点的相位,进而可以计算出每个象素点的三维坐标以及人体的三维尺寸.