同心圆光栅二自由度误差测量系统

提出了一种基于同心圆光栅莫尔条纹图象处理的超精密二自由度误差测量(TDFM)方法,介绍了该测量方法的基本原理,包括同心圆光栅莫尔条纹产生机理、三光栅光学系统原理、影像光学原理以及CCD莫尔条纹图象处理的方法.通过实验对实际测量系统进行了分析与标定,并将测量结果与双频激光干涉仪进行了比较.结果表明该测量方法可实现超精密二自由度的误差在线测量及补偿,测量精度优于0.1μm.     

用光学信息处理的方法提高莫尔等高线的测量灵敏度

本文阐述用光学信息处理的方法,对莫尔轮廓测量术中得到的莫尔条纹照片进行光学滤波运算。在保证莫尔等高线测量深度不变的情况下,可以有效地提高其测量灵敏度。     

环栅图像的数字莫尔条纹扫描定中方法

提出了数字环栅莫尔条纹扫描方法.该方法不是用实物环光栅与无衍射光的光斑重叠产生环形莫尔条纹.而是先用CCD摄像机将光斑摄入计算机,再与一基本同心的数字环光栅重叠产生环形莫尔条纹.改变该数字光栅的相位,可实现莫尔条纹扫描,用多幅扫描图像可算出光斑图像整体中心.由于利用了整幅图像的数据,该法实现了含噪环栅状光斑图像的亚像素级灵敏度定中心.统计模拟实验证明,它具有良好的抗干扰能力.并介绍了该方法在空间直线度测量方面的应用实验.     

莫尔条纹测量扭转变形角的方案研究

提出了一种基于双光栅干涉产生莫尔条纹测量扭转角的高精度光学测角方法.为了验证莫尔条纹测量设备间扭转变形精度的有效性,进行了方案设计及实验分析.采用平行光管模拟设备,通过微调机械结构调节平行光管的扭转角来模拟三维物体的扭转变形,在独立的地基平台上进行了方案设计测量实验,并通过实验比较了不同的设计方案.选择的实验方案首先使CCD靶面在平行光管内像面处安装固定,然后采用滤波细化等图像处理方法得到采集到的莫尔条纹的宽度,进而根据条纹宽度变化通过数学模型计算出扭转变形量.实验结果表明,当微调机构使平行光管在±7'的视场内旋转时.该方案可以得到较为清晰的莫尔条纹图像,经过算法处理后,当莫尔条纹宽度为1 615～1 712μm时,扭转角的测量精度为4.3"(3σ).该方法满足了设备间扭转角高精度测量的要求,为提高光电测量设备的测量精度奠定了基础.     

基于莫尔条纹测量扭转变形角的方案研究

为了精确检测大型光电测量设备之间的三维变形,提出了基于双光栅干涉产生莫尔条纹测量的一种高精度光学测角方法。采用平行光管模拟设备,通过微调机械结构调节平行光管的扭转角来模拟三维物体的扭转变形,在独立的地基平台上进行测量实验。通过实验比较不同的设计方案,采用使CCD靶面在平行光管内像面处安装固定的实验方案;并采用滤波细化等图像处理方法对采集的莫尔条纹进行处理得到条纹宽度,进而根据条纹宽度变化通过数学模型计算出扭转变形量。实验结果表明,当微调机构使平行光管在±7'的视场范围内旋转时,该方案可以得到较为清晰的莫尔条纹图像,经过算法处理后,当莫尔条纹宽度在1615~1712 范围内时,扭转角的测量精度为4.3"(3 )。该方法满足了设备间扭转角高精度测量的要求,为提高光电测量设备的测量精度奠定了基础。     

莫尔等高测量中Lau效应的应用

利用Lau 效应的干涉条纹,本文提出一种可变灵敏度的莫尔等高测量方法,推导了这种等高测量的数学表达式,分析了两光栅的间隔和测量灵敏度的关系。     

非均匀采样莫尔条纹信号的分析与处理

为了动态、实时地测量光电编码器在变速转动情况下的细分误差,提出了一种莫尔条纹信号的非均匀采样分析与处理方法。利用傅里叶级数原理构造了实际情况下的莫尔条纹信号方程,根据编码器在不同转速下的实时采样,揭示了莫尔条纹信号的非均匀采样特征。鉴于信号采样的非均匀性,采用曲线拟合的最小二乘法重构莫尔条纹信号,利用离散傅里叶变换算法分析重构信号并求出波形参数。通过信号参数与细分误差的关系式,测量了编码器动态细分误差。采用该方法对21位绝对式光电编码器莫尔条纹信号进行了分析和处理,两次测试得到其动态细分极值误差为+3.21″、-4.69″和+3.45″、-4.81″。实验结果表明,该方法可以有效地分析和处理编码器在非匀速转动下产生的变频莫尔条纹信号,精确地测量编码器的动态细分误差,为工作现场编码器误差的实时检测与修正奠定了基础。     

光栅副的间隙莫尔条纹

提出了间隙莫尔条纹的产生原理。推导出由光栅副间隙所产生的纵向莫尔条纹的计算公式及横向莫尔条纹的转角变化公式。拍摄了实验照片并验证用此法测定镜头焦距的精度。     

电子莫尔条纹干涉法及其在微观形变测量中的应用

本文针对电子莫尔条纹干涉方法，提出了用单一及双金属涂层方法来制备模拟光栅。对电子莫尔条纹干涉法的测量原则及制备模拟光栅的技术详细作了说明。讨论了利用该法进行应力测量的精度。在不同的基质片上，制备了频率高达5000线／毫米的单一涂层及双涂层的光栅。从实验结果来看，单一金属涂层和双金属涂层光栅都表明了其耐热性。利用所制备的光栅和复制的模拟光栅，将电子莫尔条纹方法应用于测量聚酰亚胺脂基质片孔洞周围应力的形变，电子设备外壳组件的热应力以及纯铜样品颗粒界面周围的拉伸蠕变。     

剪切散斑干涉术中剪切量的测量

由于采用剪切散斑干涉术测量离面应变和面内应变都与剪切量有关,所以剪切量的测量精度决定了应变场分布测量的准确性.本文论述了公式法、成像法、莫尔条纹法和相关法等4种剪切量测量法的测量原理,定性分析了它们的测量范围.搭建了一套剪切量测量系统,利用成像法、莫尔条纹法、相关法测量剪切散斑系统的剪切量,并以公式法计算的结果为准,比较其他3种方法的测量结果.结果表明:剪切量＞3 mm时,利用相关法测量具有较高的测量精度;剪切量＜3 mm时,奠尔条纹法测量效果会更好.因此,实际应用中,应该先根据实际测量条件估算剪切量的大致范围,然后依据估算范围选择合适的测量方法.     

动态振动位移的高速精密测量方法研究

为了克服常规位移测量计数器测量的动态范围窄的缺点，介绍了一种能够精密测量振动位移的方法。该方法采用莫尔条纹技术测量位移，通过高速数据采集和高速信号处理，能够测量机械结构的大幅度、宽动态范围的振动位移。由于振动位移的方向随时改变，测量时对鉴向的要求比较高。本文提出了一种莫尔条纹计数细分方法，可以完成高速鉴向及可逆计数。该方法具有量程大、分辨率高、响应速度快、抗干扰的特点。     

一种基于相移技术的物体表面三维轮廓测量方法

提出一种将阴影莫尔条纹法与相位测量技术相结合的物体表面三维轮廓测量方法 ,该方法利用电磁铁和精密机械部件对光栅进行定位控制以实现精确相移 ,并采用三步相移技术对CCD摄像机采集的物体表面形貌莫尔条纹进行相位解调 ,可有效实现物体表面三维轮廓的高速、高精度自动测量。     

莫尔偏转法测量相位物体的灵敏度和分辨率分析

本文分析了利用莫尔偏转法测量相位物体的灵敏度和分辨率,给出了空间分辨率和角分辨率公式,提出了此种方法的极限分辨率和灵敏度。     

基于莫尔条纹法的船体扭转角测量技术研究

提出用双光栅产生的莫尔条纹测量船体扭转角,对此方法进行实验验证.船体用焦距为550 mm的平行光管模拟,设计微调旋转机构使平行光管产生小角度转动,模拟船体扭转角的产生;两光栅分别安置于两平行光管焦面上,光管相对扭转引起莫尔条纹变化,根据测量原理通过图像的变化求得船体扭转角测量值.给出实验设备布置方案、实验操作原理、实验数据处理的基本思想,及提高数据处理精度的关键问题.对不同的条纹初始宽度做了对比实验,处理结果表明当莫尔条纹越细时.测量精度越低;当莫尔条纹越宽时,测量精度越高,本实验允许的条件下,扭转角最高测量精度达到1.2".     

基于DSP的光栅莫尔条纹信号辨向与细分电路研究

简要地介绍了光栅莫尔条纹信号的产生和测量原理，分析了基于DSP TMS320C240的莫尔条纹信号辨向及细分电路的组成及工作原理，通过硬件电路实现对光栅莫尔条纹信号的8细分，较大地提高了工作台位置检测系统的分辨率。     

莫尔条纹正交偏差的智能补偿方法

提出了一种新的编码器莫尔条纹正交偏差的补偿方法及实现方式。通过比较分析,采用相关函数分析法测量各精码周期莫尔条纹的正交偏差,并基于系统自身的粗码信息,构造一种智能采样算法,保证莫尔条纹采样均匀性;在工作中对所有精码周期的莫尔条纹实行数字式实时补偿,并可以通过模式间的切换自适应地更新正交偏差补偿参数,持续地保证补偿的精确性,降低编码器在各种恶劣环境下的误码率。实验结果表明,正交偏差10度以内时,补偿后的信号正交性提高了93%以上,保证了编码器测量精度。     

光纤干涉仪条纹检测中莫尔条纹净化和对比度改善

本文从理论上分析了Mach-Zehnder干涉仪型光纤传感器中用莫尔条纹法精密测量条纹移动量时所形成的莫尔条纹与一般两光栅所形成的莫尔条纹间的区别,给出了获得无背景干扰的正弦形莫尔条纹的方法及改善莫尔条纹对比度的途径。分析表明,为使莫尔条纹有最佳对比度,干涉仪两臂应取不等光强。实验结果证实了分析的正确性。     

莫尔条纹乘法倍频

光栅形成的莫尔条纹,在位移测量和控制中获得了广泛应用。本文介绍莫尔条纹乘法倍频细分的原理、实现电路、细分效果、主要特点和误差分析。该方法与蔡司光电正余弦(Phocosin)相比较,在原理上不会因倍频处理而附加新的高次谐波,因而可以用在运动速度较高的场合。除此之外,尚有细分精度高、线路简单等优点。     

无衍射光莫尔条纹法直线度测量仪

提出用无衍射光和环光栅重叠产生环状莫尔条纹的技术来进行空间直线度测量的技术 ,给出了理论分析、仪器结构和原理实验 ,并对该方法在同时实现高分辨力和大量程直线度测量的可能性 ,以及抗激光器漂移等方面的特点进行了讨论     

无衍射光莫尔条纹法直线度测量仪

提出用无衍射光和环光栅重叠产生环状莫尔条纹的技术进行空间直线度测量的技术，给出了理论分析，仪器结构和原理实验，并对该方法在同时实现高分辨率和大量程直线测量的可能性，以及抗激光器漂移等方面的特点进行了讨论。