高精度衍射光栅干涉仪的研制

提出了一种新型的激光衍射光栅干涉仪测量系统,以光栅衍射原理和偏振光学为理论基础,配合正交信号的解相位细分原理,使得该系统可以达到纳米级分辨率.由于光栅干涉测量系统以光栅栅距作为测量基准,相对于传统干涉仪,光栅尺系统受环境因素造成的测量误差影响较小.通过实验校正,得到不同行程范围内光栅干涉测量系统的纳米级重复性误差,新型的激光衍射光栅干涉仪测量系统适合于较长行程的高精度位移测量.     

一种简易测试光纤光栅应变测量系统的方法

针对光纤光栅应变测量系统应用测试问题,基于悬臂等强度梁应变实验,对比理论计算、光纤光栅应变传感器及电阻应变片的三种应变测量方法,得出光纤光栅应变测量系统具有较好的可靠性和准确性。以国外可靠光纤光栅应变测量系统为参照,提出了简易测量光纤光栅应变传感器和光纤光栅传感分析仪性能的方法。针对准分布式监测问题,主要分析了光分路器对光纤光栅传感应变测量的影响。上述分析为光纤光栅应变测量系统在工程中的应用提供充分依据。     

西航推出数控凸轮轴测量仪

西安航空发动机公司研制成功数控凸轮轴测量仪，以其结构紧凑、检测精度高、价格低廉、应用广泛等特点，改变了我国凸轮检测设备长期依赖进口的局面，填补了国内空白。数控凸轮轴测量仪，是利用电感量仪检测技术原理，运用光栅、数控、计算机技术等现代科技成果研制成功的凸轮检测设备。整个设备分为机械装置、计算机系统、系统软件等3大部分。采用立式结构检测零件，可检测汽车、机械设备中各种凸轮升程曲线、轴颈尺寸及形位公差，具有自动采集、处理数据的能力，测量精度高、速度快。目前，该产品已达到国外90年代同类产品的水平，而价格…     

光栅纳米测量技术及应用

本文简要介绍了光栅纳米测量技术的主要研究内容，着重阐述了其应用实例－一种光栅纳米测微仪的原理结构和实现方法。从系统的重复性、分辨力和准确度三方面入手，深入地研究和探索解决光栅纳米测量过程中的各种关键技术问题的方法和途径，能够有效地将光栅测量的分辨力和准确度从亚微米量级提高到纳米量级。     

每毫米25线光栅尺精度的动态测量

一、概述计量光栅作为一种新型的线位移测量元件,借助光栅读数头及相应的数字电路,构成光栅测量系统,广泛应用在机床和仪器的数控或数显装置中。光栅测量系统的方框图如图1所示。     

光学凸轮轴测量仪的自动化改造

介绍了凸轮轴升程的测量和仪器现状,针对中小企业常用的传统光学凸轮轴测量仪提出了一种自动化的改造方案,介绍了相关的测量原理、系统组成和软件界面,给出了计算实例。     

光栅尺解调的分布式光纤光栅传感系统

提出了一种新的利用光栅尺解调一组光纤光栅布喇格波长移动的系统。当光纤光栅所受的应力或温度发生变化时,光纤光栅的布喇格波长会变化(移动)。本系统利用一组光纤光栅作为敏感元件置于被测场中;利用另一组光纤光栅作为跟踪元件,跟踪从作为敏感元件的光纤光栅反射回来的布喇格波长的移动。当作为跟踪元件的光纤光栅的布喇格波长与作为测量元件的光纤光栅的布喇格波长对准时,探测器探测到最大的光强,此时,记下光栅尺的输出作为系统的测量结果。采用数字化的方法确定反射回来的布喇格波长的峰值点,从而提高系统的测量精度,使系统的测量线性大于0.999。并利用一个测量分辨率为0.01μm的光栅尺读出系统的测量结果,使本系统对光纤光栅布喇格波长移动的测量分辨率小于1μ应变量。     

大量程高性能光栅位移测量技术

高精度光栅位移测量系统具有纳米级重复精度、环境适应性强、维度易于扩展等优点,可以满足精密制造行业对米级测量量程、亚微米级精度与多维测量能力融合的测量技术要求,在高端制造、精密仪器等领域有重要应用。通过对测量光栅的各项参数进行研究,提升了测量光栅的尺寸与制作精度;提出高精度锥面衍射光栅位移测量、高倍细分转向干涉光栅位移测量、“品”字形拼接大量程光栅位移测量等技术,实现了数百毫米测量量程亚微米级测量精度。从光栅制作到测量系统研制对提升精度、分辨力及量程提供了理论分析与技术验证。     

衍射法X射线激光分束光栅平行度测量系统(英文)

介绍了软X射线光栅分束镜Mach-Zehnder干涉等离子体诊断系统调整用双频光栅线条平行度的衍射法测量系统.该系统主要由激光器,准直镜,待测光栅,精密转台(含角度测量仪),直线工作台,光栅调节架和探测器组成.分析了系统中各种误差对测量精度的影响其中包括距离测量误差、波长误差、光栅准直误差即光栅刻线与入射光和反射光组成的平面不垂直、光栅转动过程的误差、光栅表面面型误差、探测器误差,经计算得到系统的绝对误差为minute.计算表明,该系统的测量精度满足软X射线Mach-Zehnder干涉系统对双频调整光栅的性能要求.     

光栅位移测量系统的误差自修正方法研究

文中介绍的误差自修正方法是通过光栅位移测量系统中单片机对光栅传感器的多个零位信号进行计数,并根据测量值和系统设定值得到的误差函数自动进行误差修正.实验结果表明,该方法对光栅位移测量系统的误差既可自动进行有效的修正,又可提高系统的测量精度.     

光学三维测量中结构光栅投影系统的开发

为解决结构光三维测量系统中的光栅投影质量问题,提出并实现了以物理光栅为核心的结构光栅投影系统。该系统以现代光栅制造技术制造的精密光栅元件为核心,基于幻灯投影原理实现高质量的光栅条纹投影,利用步进电机带动高精密滚轴丝杆进行平移实现投影光栅的切换。实验结果表明,基于该系统实现的光学三维测量系统的可以达到1：100以上的对比度,具有较大的光强和良好的景深,同时能获得连续的强度分布及较好的正弦性,测量误差小于0．04mm,测量精度约为0．03mm,满足工业应用的要求。     

基于球杆仪和光栅尺的工作台精度调整

用球杆仪和光栅尺同时测量了两轴联动精密工作台的走圆运动．结果显示,光栅尺的主要误差源是测量噪声和定位误差,球杆仪的主要误差源是定位误差．尽管对于单轴实时位置反馈来说,光栅尺的测量精度已经足够,但是两个方向光栅尺的测量数据不能反映两轴间的相对精度．通过对光栅尺和球杆仪测量的工作台走圆运动测量数据的分析,建立了测量系统的数学模型,在此基础上解耦并识别出了球杆仪和光栅尺的定位误差．提出了根据光栅尺倾角误差实现工作台精度调整的策略．     

新型绝对零位粗光栅的研究

本文在总结国内外粗线纹光栅绝对零位实现方法的基础上，提出了一种新型绝对零位粗光栅的方案。它克服了传统粗化栅采用栅动开关作为附加零位标志的缺点，将零位标志直接刻制在粗光栅尺上，采用编码识别的方法，用专用自扫描光电二极管列阵ＣＧ２００Ｓ提取粗定位信号，结合列阵自扫描起始信号Ｓ及其调相测量信号ＭＳ的边沿触发脉冲，产生高精度绝对零位脉冲。既保证了系统精度，又解决了粗光栅与绝对零位一体化的问题。为进一步研制     

圆光栅检测仪的研制

介绍了一种高精度、精密、自动化、动态测量的光栅检测仪,测量光栅盘的扩展不确定度为０．０８”。该仪器采用了高回转精度的空气静压轴承及多头均化技术,减小了参考盘刻划误差的影响,同时,采用了计算机系统控制测量过程,进行数据处理,实现了自动化测量,检测结果和误差曲线由打印机打印输出。     

大量程纳米级光栅干涉位移测量

针对传统光栅干涉仪中测量范围和分辨率难以同时提高的问题,提出利用单根大长度、低线数光栅实现大量程、高分辨率位移测量的方法.首先利用长度400mm,栅距10μm计量光栅的±5级衍射光生成条纹图,实现了条纹的10倍光学细分.然后提出一种基于傅里叶变换时移特性的条纹细分新方法,利用相邻两帧条纹图同一位置处相位的变化实现了高达1000倍的条纹电子细分.在此过程中,针对能量泄漏对傅里叶变换法相位提取精度的影响,提出条纹图整周期裁剪的方法,使条纹细分精度至少可达到1/1000条纹周期.仿真和实验结果表明,系统具有纳米级的分辨率和优于10nm的测量精度.     

长度光栅测量系统的误差修正技术

文章针对长度光栅测量系统的误差来源、特点提出了二次比对、拟合的修正方法。在文章所论述的方法中,通过光电显微镜、线纹尺、数据拟合工具将光栅位移长度溯源到激光波长;将生成的修正公式赋进长度光栅测量系统的程序中完成误差自动修正。文章提出的光栅测长系统的误差修正方法原理简单、实用、修正精度高。对于三坐标测量机、测长机、万工显等精密直线位移平台都具有借鉴和参考价值。     

大量程光栅位移测量累积误差的修正

提出了一种自动测量光栅栅距修正累积误差的方法。栅距测量是基于高阶累积量估计光栅传感器输出的两路莫尔条纹信号的时间延迟而得到的,该方法能够实现每个栅距的测量,通过对每个光栅栅距的误差进行修正来减少累积误差,为大量程高精度测量奠定了基础。实验采用长为500 mm的50线/mm的光栅传感器,该传感器包含栅线25 000条,实现栅距测量分辨力为3 nm,达到了纳米级测量。该方法抗干扰能力强,适合在生产现场应用。     

时栅转台自动标定系统的研究

提出一种自动检测时栅转台误差、辨识误差模型系数和误差补偿的方法。该系统利用自制的数控控制箱结合嵌入式技术,以高精度的圆光栅作为基准量仪, 以双微控制器与上位机为基础,形成双闭环控制结构,实现系统的高精度定位。在对极点8个待定参数和对极内20个待定参数分别进行傅里叶变换的参数辨识,得到辨识误差模型的系数,实现了实时在线误差补偿。实验结果表明,时栅转台的精度达到2.4″,提高了时栅转台标定精度与标定效率。     

滚压印圆柱母光栅的微刻划制造

精密长光栅作为高档数控机床中的核心部件,其制造能力和精度直接决定高精密机床的制造水平．本文对纳米滚压印技术制造长光栅中的核心部件——圆柱母光栅的制造开展研究,建立了高精度的母光栅刻划制造平台,保证了母光栅制造的精度要求;分析了微尺度毛刺的形成机理和抑制方法,对母光栅材料选择及微尺度刻划工艺参数进行了优化,实现了直径110mm,周期分别为20μm、10μm和4μm整圈圆柱母光栅的高精度微刻划制造．母光栅刻划总条数为数万条,4μm周期母光栅连续刻划时间超过62h,最终实现母光栅的首尾拼接误差控制小于300mm．另外,针对滚压印加工中的填充问题,利用聚焦离子束（FIB）技术制备了V形、梯形等形状金刚石刀具,获得了良好的光栅压印结果．     

Relaxation of the Talbot condition in generalized grating imaging

We can form a grating image with two gratings having different pitches with an extended light source. It is called generalized grating imaging or the Talbot-Lau effect. When we want to obtain high contrast image with pure absorption gratings or pure phase gratings, the separation between the two gratings is restricted. This corresponds to the Talbot condition. In this paper, we propose to use a combination of absorption grating and phase grating to relax the separation restriction. The theory of generalized grating imaging is applied to the system with this kind of grating. Simulations are performed for calculating contrast variation and show that the proposed system practically relaxes the Talbot condition. An experiment verifies the result of the simulation.