由正交傅里叶-梅林矩定位的双光纤耦合微内尺度测量

为了解决微内尺度的精密测量问题,提出了一种基于正交傅里叶-梅林矩(OFMM’s)定位的双光纤耦合瞄准触发式微内尺度测量方法。该方法通过耦合器实现光能量在不同光纤间的反向传输,把双光纤传感器测头的横向位移量转化为光束的偏转量,通过显微成像系统把此偏转量转化为CCD图像捕捉系统更大的横向位移量。为提高测量精度,运用OFMM’s的幅值旋转不变性和独特的图像形状细节特征的描述能力对CCD图像捕捉系统的图像信号进行亚像素定位;根据OFMM’s的实际位置进行补偿以提高输出图像边缘的定位精度,从而提高测量精度。对OFMM’s的定位精度及传感器性能进行了实验验证,并依据JJF(黑)8-2008,利用自行研制的微小孔径测量机实现了对直径为200μm、深2 000μm深盲孔的直径测量,其测量重复性不确定度优于0.25μm。     

基于圆度评定方法的气浮轴系回转误差分析

大型气浮轴系相对于机械轴承具有较高的回转运动精度,主要应用于超精密测量和机械加工设备的回转主轴.以提供高精度的回转运动.大型气浮轴系回转运动精度高,但对回转误差的测量手段和方法较少,针对这一问题,采用基于圆度评定的方法对其分析,可以达到几十纳米的测量精度,满足了气浮轴系的精度要求.并且对偏心e和偏移d等参数对回转精度引起的误差进行了分析,通过数据分析发现:两种参数对气浮轴系回转精度的影响较大,偏移d对偏心e具有放大作用,所以得出:采用基于圆度评定方法的回转误差测量过程中还应该对这两项参数引入的误差进行分离,以保证对回转误差的更高精度的测量.     

基于二阶转换测量Kalman滤波的目标跟踪算法

为了减小传统跟踪滤波算法线性化误差,提高光电跟踪系统的跟踪速度和跟踪精度,本文在三维空间中,提出了二阶去偏转换测量卡尔曼滤波算法.该算法利用二阶泰勒展开的方法,推导出了光电跟踪系统观测方程的转换测量值误差的均值和协方差矩阵表达式,并对测量误差进行去偏差补偿处理,再经过转换测量卡尔曼滤波,可显著减小传统滤波算法的线性化误差.仿真结果表明,二阶去偏转换测量卡尔曼滤波(SCMKF)算法的跟踪精度优于非去偏转换测量卡尔曼滤波(CMKF)和扩展卡尔曼滤波(EKF),以及unscented卡尔曼滤波(UKF)算法,并且具 有更快的收敛速度,和采用统计方法的去偏转换测量卡尔曼滤波(DCMKF)的跟踪精度相当,但计算简单,提高了跟踪速度.     

光学仪器隔微振系统的负刚度特性分析与验证

为了使大负载光学仪器隔微振系统达到更低的固 有频率和更小的传递率,提出了正负刚度并联隔微 振方法,利用负刚度发生器产生的载荷增量与变形增量方向相反的特性,并联具有大 载荷特性的正 刚度元件组成稳定的支承系统,使系统能够在不降低承载的情况下有效降低系统刚度。 建立了使用绝 对位移反馈方法的大型气浮隔微振装置运动模型,分析了本文方法对运动幅值响应的影响。 实验结果表明, 被隔振体垂向速度均方根值由5.7μm/s降至2.1μm/s,谐振区传递率能 有10dB的降低,验证了本文方法能够有效解决被动控制对低频区控 制效果不佳的问题。     

扫描探针显微镜下微纳结构深度测量的校准方法

扫描探针显微镜(SPM)是微纳结构三维测量中的一项重要技术。然而,在测量过程中台阶或沟槽样品的边缘附近会出现不准确的轮廓,这就造成了深度测量的精度损失。为了避免深度测量的精度损失,分别建立了机械探针和光学探针的两个分析模型,描述了不准确轮廓、样品深度和探针形状之间的耦合关系;在此基础上,提出了一种具有良好精度的深度测量标定方法。与现有的国际深度测量标准(W/3规则)进行比较,该方法提供了一个明确的边界来确定测量结果是否有效;此外,它还可以指导用户在执行测量之前选择适当的探针。     

准直光束高斯特征对直写光斑强度的影响

通过建立非理想准直光束残余高斯特征的功率密度模型,阐述了光束准直效果与功率密度的关系,借助光束通光比例系数对直写光斑强度分布影响的分析,以光斑主瓣、旁瓣的强度和宽度为主要特征,讨论了直写光斑强度及强度分布与光束准直效果的变化规律,确定了合理选取激光直写系统中准直扩束比例系数的原则.通过仿真不仅系统阐述了理想准直光束与非理想准直光束所形成的直写光斑形状的差异,还描述了理想准直光束近似计算光斑强度分布时的误差形式,这一结论为激光直写机准直系统设计提供了理论依据.     

圆锥基准柄带角圆的柱面铣刀质量评定模型

为评定圆锥柄带角圆的柱面铣刀的外缘质量,以刀具在工程中的实际应用为基础,建立了最小外包容圆锥基准柄对称轴线的求解模型,推导出以此轴为基准的最小外包容圆柱和最小包容角圆回转面的评定模型.以圆锥基准柄带角圆的柱面铣刀外缘实际测量离散点为例,分别计算出最小外包容圆锥对称轴的方程、圆柱的半径和角圆心轨迹的半径及角圆半径,验证了上述模型的正确性和可行性.     

超精圆度仪全自动误差分离装置的研制

介绍作者研制的用于提高圆度仪测量精度的全自动误差分离装置。该装置不仅可以使圆度仪主轴回转误差从被测工件测量结果中可靠分离 ,而且整个测量过程实现了全自动无人操作 ,提高了系统的抗干扰能力及可靠性     

国标圆度仪数字滤波器传输特性逼近方法的研究

国标ＧＢ７２３５－８７给出了圆度仪滤波器的传输特性曲线,由于量值的传递关系,在圆度测量数据预处理时,要求所设计的滤波器的幅度传输特性曲线严格逼近国标给定曲线。本文提出了修正载止频率的Ｂｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈ混合滤波设计法,使得滤波器在截止频率处的传输误差为零,其它频段对国标特性曲线的最大逼近误差为２％。该滤波器已应用于ＨＩＴ－ＴＡＮＬＹ大型圆柱度仪误差分离系统中,成功地复现了国标滤波器幅度传输特性曲     

改进的SIFT特征提取和匹配算法

针对月球影像和尺度不变特征变换(SIFT)算法的特点,在改进SIFT特征提取算法的基础上,提出了一种稳健的图像自动匹配策略.首先,自动调整SIFT算法中的对比度控制系数,提高关键点提取的均衡性;然后,用SIFT描述向量之间的欧氏距离最小值与次小值的比值作为阈值,进行粗匹配,并利用匹配对主方向角度差直方图剔除部分伪匹配;...