基于泰伯-莫尔效应的滚转角测量方法及其图像处理

针对同一物体首尾或不同位置的滚转角测量,提出了一种基于泰伯-莫尔效应的测量方法,其主要原理是利用Ronchi光栅形成的泰伯像与第2块Ronchi光栅形成莫尔条纹,两个光栅的夹角即为滚转角,泰伯-莫尔条纹的宽度和倾角会随滚转角的变化而变化,通过对泰伯-莫尔条纹宽度和倾角的计算可获得光栅副滚转角的大小.基于以上方法,建立了一种滚转角测量系统,并对条纹图像进行处理与分析.理论分析和实验结果表明该方法可以实现±5 400 arcsec范围内滚转角的测量,并且最小分辨力为0.78 arcsec.     

基于莫尔条纹的自准直测角技术

针对方位瞄准过程中的强光干扰问题,在结合光电自准直测角和光栅测长原理的基础上,提出了基于莫尔条纹的自准直测角方法.分析了基于莫尔条纹自准直测角原理,即利用自准光栅像和透射光栅重叠产生莫尔条纹,将角量变化转变为线量变化进行测量.根据该原理设计了光学系统,建立了基于莫尔条纹自准直测角的数学模型,给出了理论计算公式,并进行了测量精度分析.理论计算结果显示,在±15′的视场范围内,系统精度达到1″,优于采用狭缝时光电自准直测量的精度.     

关于光栅式量仪光栅的调整与步骤

光栅式量仪是基于用光栅通过光电元件实现光电转换的仪器。该仪器的基准元件是光栅。因此 ,如何调整光栅是满足光栅式量仪准确度的关键。在调整光栅过程中 ,主要从调整光栅间隙和莫尔条纹这两方面着手。下面分别加以叙述。一、光栅间隙尺寸的选择用主光栅和指示光栅形成莫尔条纹时 ,为避免擦伤 ,不允许零间隙。这样 ,在主光栅和指示光栅之间形成一段距离。这段距离 ,我们称为光栅间隙。光栅间隙的选择是很重要的。间隙是否正确 ,直接影响莫尔条纹的清晰度和光电信号强弱。间隙小时 ,莫尔条纹反差强 ,灯丝发散角的影响和光轴与光栅表面不垂直…     

一种不用透镜的简单光栅结构

我们设计了一种简单的光栅结构,不用透镜而只用粗光栅(如每毫米三条线的光栅)就可直接得到莫尔条纹,还可以克服条纹弯曲的缺点。甚至在弧形光栅的情况下边,可以产生直线平行的质量很好的莫尔条纹。结构如图所示,将动光栅和定光栅的线条以及线光源都装成互相平行(实际上稍有一些     

数显式万工显数显装置常见故障及处理

一、数显装置的工作原理数显装置由光栅传感器和光栅数显表组成 ,基本组成部分如图 1。光栅传感器的结构如图 2。光源 1发出的光经聚光镜 2形成平行光 ,通过主光栅 3和副光栅 4产生明暗相间的莫尔条纹 ,当主、副光栅发生相对位移时 ,莫尔条纹发生相应变化 ,光电接收器 5 (一般为硅光电池或光电三极管 )接收莫尔条纹信号 ,并将光信号转换为电信号 ,此电信号随莫尔条纹的变化而变化 ,其变化的曲线近似为正弦波 ,经滤波、放大、整形、计数、送入计算机处理 ,在数显表上给出结果 ,并可打印、记录。数显装置采用的是开启式光栅传感器 ,在图 2中 :…     

莫尔条纹的高精度细分技术研究

为提高船体扭转角变形的测量精度,依据条纹宽度变化求测量扭转角的原理,研究莫尔条纹宽度变化与测量精度的关系,得出增大莫尔条纹宽度可提高测量精度的规律;为克服增大条纹宽度受限于CCD感光面积的不足,采用莫尔条纹图像亚像素细分方法,使条纹宽度测量的最大误差达到0.036pixel,扭转角测量精度提高到1.2″.     

采用Talbot效应莫尔条纹的子波面斜率测量

为了实现大口径长焦距透镜波面精确测量,提出了一种基于朗奇光栅泰伯效应、莫尔条纹技术的子波面斜率测量方法.当子孔径光束照射在朗奇光栅上时,在光栅后周期位置出现光栅的泰伯像,如果将另一朗奇光栅放在光栅泰伯像的位置,在这块光栅后就会形成莫尔条纹,莫尔条纹会因子孔径光束的斜率微小变化而产生移动,通过计数移动的莫尔条纹数就可以得出子孔径光束的波面斜率.文章推导了子波面斜率的计算公式并进行了理论分析,从实验上对理论分析进行了验证.这种方法能够用于大口径波面检测中子孔径波面斜率的精确测量.     

关于元光栅莫尔条纹方程的讨论

目前,光栅技术在长度计量领域中得到了广泛应用。大家知道,光栅传感器信号转换的基础是利用两块具有规则周期的光栅迭合时所形成的莫尔条纹。因此,分析各种光栅迭合时的莫尔条纹方程及其特点,是正确设计和正确使用光栅传感器的重要前提。有关长光栅莫尔条纹方程的分析,文献[1]从衍射原理出发,文献[2]按几何光学处理,均有详尽的分析。值得指出的是:两者从不同角度出     

莫尔条纹分析及其在光刻对准中的应用

从莫尔条纹用于光刻对准的实际应用出发,从傅里叶光学的角度重点讨论了一般光栅及线光栅对莫尔条纹的调制规律,并对广泛应用的低频(1,-1)级莫尔条纹进行了仿真分析.最后通过仿真分析说明,在光刻对准中,对栅线重复频率相差很小的两光栅对准标记,将产生对位移具有高灵敏度特性的放大莫尔条纹,从而实现高精度光刻对准,并对采用该对准方法的光刻对准精度进行了简要分析.     

纳米光刻中奠尔对准模型与应用

在纳米光刻中,采用周期相差不大的两光栅分别作为掩模和硅片上的对准标记。当对准光路通过这两个标记光栅时受到两次调制,发生双光栅衍射及衍射光的干涉等复杂现象,最后形成有规律、且呈一定周期分布的莫尔条纹。周期相对光栅周期被大幅度放大,条纹移动可表征两标记的相对位移,具有很高探测灵敏度,可用于纳米级高精度对准。从傅里叶光学角度分析推导了对准应用中,两频率接近的光栅重叠时莫尔条纹振幅空间近似分布规律。并设计了一组对准标记,能继续将灵敏度提高一倍。通过仿真分析,从大致上定量地验证条纹复振幅分布的近似数学模型以及光刻对准应用中的条纹对准过程。     

纳米光刻中莫尔对准模型与应用

在纳米光刻中,采用周期相差不大的两光栅分别作为掩模和硅片上的对准标记.当对准光路通过这两个标记光栅时受到两次调制,发生双光栅衍射及衍射光的干涉等复杂现象,最后形成有规律、且呈一定周期分布的莫尔条纹.周期相对光栅周期被大幅度放大,条纹移动可表征两标记的相对位移,具有很高探测灵敏度,可用于纳米级高精度对准.从傅里叶光学角度分析推导了对准应用中,两频率接近的光栅重叠时莫尔条纹振幅空间近似分布规律.并设计了一组对准标记,能继续将灵敏度提高一倍.通过仿真分析,从大致上定量地验证条纹复振幅分布的近似数学模型以及光刻对准应用中的条纹对准过程.     

无衍射光莫尔条纹空间直线度测量的原理与实验

提出用无衍射光和莫尔条纹进行空间直线度测量的技术。无衍射光用作直线基准并照射在一环光栅上，由于无衍射光斑也是一系列环状条纹，因此光栅上将发生莫尔条纹，光栅固定在移动物体上，若运动轨迹偏离无衍射光的中心线，莫尔环就将发生偏离，莫尔环的偏离量数倍于光栅的偏离量，由此产生一放大的二维直线度信号，图像处理技术用于计算机莫尔环的中心，理论和实验表明，该方法具有高灵敏度和抗激光漂移的优点。     

CCD用于莫尔条纹细分的技术

应用ＣＣＤ元件进行光栅莫尔条纹的细分是一项新技术。它利用ＣＣＤ具有自扫描能力的特点，能将光强随空间分布的莫尔条纹信号转换成随时间变化的电信号，光电信号的时间位相对应于莫尔条纹的空间位相。通过适当的电路处理，给出信息的过零点到ＣＣＤ起点的方波。采用单片机测脉宽的方法，即可实现莫尔条纹位相的高倍率细分。实验结果表明，分辨率可达到０．０２μｍ，线性也较好。     

扭转变形测量的干涉条纹处理技术

利用光栅干涉原理进行船体扭转变形的测量。有别于传统干涉条纹的信息处理方法,提出了对条纹信息提取求船体扭转变形角的两种方法-条纹倾角法和条纹宽度法。条纹倾角法理论公式与测量坐标系中光栅的位置有关,针对光栅的所有位置关系分析,建立了条纹倾角法的统一公式;条纹宽度法理论公式与两光栅在测量坐标系中的位置无关,条纹宽度法的实验结果表明,变形误差为1.7″,证明测量原理正确,条纹处理方法精度可靠。     

干涉法在船体角度变形测量中的应用

本文提出了一种用光栅干涉产生的莫尔条纹进行角度变形测量的新方法 ,从莫尔条纹的数学模型入手分析了测量原理 ,可通过测量莫尔条纹的宽度或者倾角进行船体角度变形的测量 ,并进行了精度分析 ,试验表明 ,在± 30′的视场范围内 ,系统精度达到 1 5″。     

莫尔偏折技术用于测量镜片屈光度的研究

本文从莫尔偏折技术的基本原理出发,结合镜片屈光度的概念,分别从泰伯效应与光栅遮光阴影原理相结合以及菲涅耳-基尔霍夫理论的角度推导了变形后的莫尔条纹倾角与被测镜片屈光度的关系.两种方法推算结果是一致的,即:镜片的屈光度与透过镜片后产生的莫尔条纹的倾角的正切成正比.对影响镜片屈光度测量误差的几个参量进行了讨论,理论分析表明,选用合适的光栅周期,设定合理的两光栅间夹角,莫尔偏折技术用于测量低屈光度及中高屈光度的镜片具有很高的测量精度.最后给出了测量单光镜片,非球面镜片和渐进多焦点镜片的莫尔条纹图,并进行了分析讨论.     

光栅莫尔条纹信号正交误差的补偿

为了补偿在作用微处理器对光栅莫尔条纹信号进行相位细分时，由于两路莫尔条纹信号不正交所引起的误差，推导了正交误差方程并给出了求解方法和相应软件。实验证明，引入相应补偿程序之后，细粉数明显提高。     

VI在光栅数显上位机数据处理中的应用

文中简要介绍了光栅检测装置在国内外的发展动态及光栅尺传感器的工作原理、光栅莫尔条纹信号的辨向和数字细分技术。提出了基于VI的PC上位机同GSN4100系列数显表进行通信,充分利用LabVIEW语言的图形化编程及数据采集、数据分析、数据显示、和数据存储等优点,从而实现测量数据的保存、查看、打印等数据处理操作。该系统已通过测试验收,运行状况良好。     

两种莫尔条纹信号对光栅系统测量精度的影响

对两种莫尔条纹（光闸条纹和横向条纹）信号的谐波含量以及它们对光栅系统测量精度的影响进行了分析，并用实测数据加以比较，指出在光栅系统中，取横向莫尔条纹信号的谐波量小，正弦性好，细分误差小，在其它参数相同的情况下，可提高系统的测量精度2倍左右。     

长光栅数字显示装置在大型工具显微镜上的应用

为了提高大型工具显微镜(后简称大工显)的测量精度和效率,我们在上海光学仪器厂60年代生产的用千分尺读数的大工显上安装了长光栅数字显示读数装置。图1为长光栅读数装置的安装位置图。长光栅读数头装在工作台下面,纵横各一个,主光栅尺固定在机上。测量床时,安装在读数头内的指示光栅随工作台一起移动,于是出现明暗交变的莫尔条纹投射到