等离子体显示器精密定位系统的研究

应用光学理论分析了一种纳米级位移分辨率的双级衍射光栅测量系统,建立了衍射莫尔信号与对应位移的数学模型,进而设计了一种基于激光莫尔信号的等离子体显示器(PDP)精密定位系统.系统以工业控制计算机为核心,取0次激光莫尔信号为控制信号,由微机控制实现高精度位移检测及全自动精密定位,从而实现PDP前基板、阴罩板与后基板3者间的全自动精密对准.提出的精密定位粗控和微控的两段式复合控制方法,可实现大行程控制下的高精度定位.系统在软、硬件方面采取的一系列抗干扰措施,确保了较高的定位精度及工作可靠性.实验结果表明,研制的屏板精密定位系统可获得±1 μm的定位精度.     

反射式超精密定位智能控制系统的研究

设计了一种基于反射激光莫尔信号的超精密定位装置,系统取反射的0次激光莫尔信号为控制信号,可实现高精度位置检测及超精密自动定位。针对反射式精密定位系统存在非线性,采用基于模糊神经网络的精密定位PID控制方法,利用模糊控制的模糊推理能力与神经网络的自学习能力,将模糊控制与RBF神经网络相结合在线（online）调整HD控制...     

基于模糊RBF神经网络的超精密定位系统

设计了一种基于激光莫尔信号的超精密平面定位系统.针对精密定位系统存在非线性难以建立精确控制模型的缺陷,将不基于模型的模糊控制理论应用于精密定位控制系统中,并应用径向基函数(RBF)神经网络实现模糊控制器的输入输出映射关系,构造了神经网络模糊控制器模型,通过对光强及光强变化率的映射,得到电机驱动信号.改造后的模糊控制系统具有了知识自动获取功能,能更好地适应工况环境.实验结果表明,使用模糊神经网络控制,控制响应快、稳定性好及鲁棒性强,可有效提高定位精度及定位速度,系统可获得±0.5 μm的定位精度.     

基于衍射光栅的超精密定位技术研究

分析了一种百纳米级位移分辨率的双级衍射光栅测量系统, 建立了衍射叠栅(莫阿)信号与对应位移的数学模型, 并通过计算机仿真对叠栅信号的位移特性进行了研究。在此基础上设计了一套基于双级衍射光栅的精密定位装置, 利用两组衍射光栅, 取其透射零次激光叠栅信号的差信号为控制信号, 由微机控制实现高精度位置检测及精密自动定位。系统采用的差动光栅技术, 极大地提高了位置检测信号的灵敏度及定位精度。通过粗定位和精定位相结合的两段式复合定位, 可在高精度定位的同时, 缩短定位时间, 实现高速高精度定位。实验结果表明, 基于衍射光栅的精密定位装置可获得±0.5 μm的定位精度, 对精密加工工程领域具有重要的实用价值。     

CCD图像传感器在光栅传感器中的研究与应用

本文基于光栅传感器,提出借助CCD图像传感器代替传统的硅光电池对莫尔条纹进行检测,完成了信号的细分,并以位移的测量为例,实现了对位移的高精度测量。     

一种新的光栅微位移测量方法的研究

为了实现光栅莫尔条纹的精确计数和微位移的高精度测量,提出了一种新的莫尔条纹精确计数算法.当光栅移动时,通过CCD摄像器件将莫尔条纹转换为动态光电信号,即随时间变换的正弦信号.利用条纹周期性的能量分布曲线,对移动的莫尔条纹进行精确计数和判向,通过使用Matlab软件编辑界面,直观的显示光栅莫尔条纹移动个数及光栅微小位移.通过对莫尔条纹精确计数达到了对微小位移测量.实验结果表明,测量精度可以达到1μm.     

基于超宽带信号和地面数字电视信号的无线联合定位系统

针对基于地面数字电视信号定位系统定位范围广而室内定位精度不高的问题,将具有高抗多径效应和高定位精度的UWB技术应用到数字电视接收机中,提出基于超宽带信号和地面数字电视信号的联合定位系统方案,在利用地面数字电视信号进行户外定位的同时,通过数字电视接收机的中转作用,在室内实现用超宽带信号进行定位,使户外室内高精度的定位成为了可能。     

基于超宽带信号和地面数字电视信号的无线联合定位系统

针对基于地面数字电视信号定位系统定位范围广而室内定位精度不高的问题,将具有高抗多径效应和高定位精度的UWB技术应用到数字电视接收机中,提出基于超宽带信号和地面数字电视信号的联合定位系统方案,在利用地面数字电视信号进行户外定位的同时,通过数字电视接收机的中转作用,在室内实现用超宽带信号进行定位,使户外室内高精度的定位成为了可能.     

大行程亚微米级精密定位系统的研究

针对荫罩式等离子体显示器屏板定位的特点,研究了基于计算机视觉的图像定位和基于衍射光栅的叠栅定位两种方法,利用这两种定位方法,建立了精密定位的复合控制系统,其中图像定位作为粗定位,光栅定位作为精定位。通过粗定位与精定位相结合的两段式复合定位,可保证在较大的工作行程范围内,实现显示器屏板的高速高精度定位,有效解决了定位精度、定位速度与信号捕捉范围三者之间的矛盾。系统采用的快速图像边缘检测技术、特征图形标识识别技术、精密光栅检测技术和精密驱动控制技术,确保了较高的定位精度及工作可靠性。实验结果表明,采用复合式精密定位可在50 mm的工作行程内获得±0.15 μm的屏板定位精度。     

基于莫尔条纹的光纤惯性式振动传感器系统

设计了一种基于莫尔 条纹的光纤惯性式振动传感器,通过光栅对(grating pair)的相对运动产生莫尔条纹实现振 动位移的感知,由4路光纤作 为信号的传输通道将莫尔条纹信息传输至信号处理电路。详细讨论了莫尔条纹与振动信号的 关系,经信号 处理电路以及莫尔条纹细分、方向辨别算法,将莫尔条纹信号转换成振动位移和方向。通过 幅频特性补偿 电路对低频段进行补偿,实现平坦的宽频带频率响应。实验结果表明,传感器的谐振频率为 5.35Hz,通过 补偿后下降至0.05Hz;在0.1～1000Hz频率响应范围内,起伏小于0.011mm。     

莫尔条纹在印刷品加密信息中的再现研究

本文研究如何利用莫尔条纹原理解释图书加密信息的解密。首先设计加密再现实验装置,利用光学显微镜测量加密卡和解密卡光栅常量,用面探测器记录形成的莫尔条纹,从而得到了加密信息再现的实验结果,接着理论分析得到了莫尔条纹的周期公式,最后将改变解密卡与加密卡的夹角获得的实验结果即当夹角余弦值从0.948 8到0.999 4变化时,对应的莫尔条纹周期从0.38 mm变化到6.27 mm,与理论结果进行了分析对比,分析表明实验结果与理论分析一致,从而论证了莫尔条纹在信息解密中的应用,这有助于增进对莫尔条纹在信息安全和防伪领域中应用的理解。     

全息拼接光栅的误差研究

为了制作大面积拼接光栅,对全息光栅拼接误差进行了分析。利用参考光栅与光场光栅形成的莫尔条纹来控制拼接光栅位置和误差,确定了参考光栅莫尔条纹间距、倾斜度及相位与拼接光栅位置之间的关系。研究了参考光栅面和拼接光栅基片不平行时莫尔条纹与拼接光栅条纹的相位一致性,计算了光程差漂移对拼接光栅相位对准误差的影响,分析了工作平台移动对光栅拼接误差的影响。得出光栅拼接总误差为0.15λ,该误差接近光栅拼接精度要求,通过实验验证了全息光栅拼接误差分析的正确性。结果表明,利用参考光栅进行全息光栅拼接是可行的。全息拼接光栅的误差分析为制作米量级高精度拼接光栅提供了理论支持。     

自由立体显示器垂直交错狭缝光栅的设计

针对传统的光栅式自由立体显示器设计方法中垂直光栅形成的莫尔条纹明显而斜光栅的对应可视区域较小这一问题.本文提出一种能减轻莫尔条纹的垂直交错光栅设计方法.以一个像素高度的1/2为单位对光栅进行分段,将相邻两段狭缝错开一定距离,减小通过同一狭缝看到两相邻子像素间黑条的比例,提高莫尔条纹中暗部分的亮度,从而减轻莫尔条纹.仿真...     

单光栅数字莫尔位移测量法

提出了一种使用单光栅测量位移的新方法,在该方法中,光栅信号经放大后由图像传感器阵列接收并被传送至计算机,然后通过与其镜像图像叠加的方式得到数字莫尔条纹,最后利用图像传感器像素的空间均匀性对莫尔条纹直接进行细分进而测得位移量。与传统的双光栅莫尔条纹位移测量法相比,该方法完全消除了光栅副层叠间隙,装调更为方便,而且细分成本更低。在阿贝比长仪上对由周期为20 m的光栅和2 0481 536像素的CMOS图像传感器构成的分辨率为0.04 m的测量系统进行测试,结果表明其最大位移误差优于0.18 m。     

Moiré‐Pattern‐Tuned Electronic Structures of van der Waals Heterostructures

Moiré patterns are quasi‐periodic geometric patterns generated by the incommensurate stacking between two monolayers; they have rapidly attracted enormous attention due to their profound ability to modulate the electronic properties of 2D materials. For instance, the Bloch band of the Moiré superlattice, which is known as the Moiré band, can become flat at a specific series of discrete angles, and these flat bands are capable of exhibiting strong correlation behaviors such as the high‐temperature superconductivity reported recently. Moiré patterns can alter electronic properties, while surface reconstruction can modify Moiré patterns. In this review, the fundamental geometry is discussed and the basic electronic structure modification is summarized. Surface reconstruction is a method of tuning the electronic properties of a Moiré superlattice. Strong correlation phenomena, such as superconductivity, superfluidity, and magnetism induced by the flat bands, have been confirmed experimentally in recent years, which will be discussed in detail. Some possible application opportunities based on the fascinating characteristics of the Moiré pattern will also be presented. Because of the growing interest in Moiré patterns and related physical phenomena, it is anticipated that a deeper understanding of the fundamental physics of Moiré systems and further progress in the investigation of strong correlation phenomena are forthcoming.     

预混燃烧火焰的光偏折层析三维动态可视化

使用光偏折层析(CT)方法研究了非稳态预混燃烧流 场的参数测量及火焰结构表征。建立了适用于瞬态流场层 析的叠栅光偏折投影条纹图有序阵列采样系统,实现了单光栅副、单CCD、多方向、同时和 同光路条件的动 态采样。构建适用于少数投影光偏折计算层析的混合正则化重建算法。实验测量中,对C 4H10/空气预混燃烧 流场进行6视角动态采样,使用混合正则化算法对燃烧流场进行截面二维温度分布重建,使 用Sobel梯度 算子进行火焰内外区域温度分布的阈值分割。对4个不同时刻共计150 条莫尔条纹进行信息提取并重建出 20个截面的温度分布,使用移动立方体面绘制算法和光线投射体绘制 算法对三维体数据进行 显示,实现了燃烧流场参量分布及火焰结构的三维动态可视化。     

光刻对准中掩模光栅标记成像标定方法

双光栅叠栅条纹对准方法具有精度高、可靠性强等特点,适用于接近接触式光刻。为了实现高精度测量,实际应用中要求掩模光栅标记与硅片光栅标记高度平行。掩模光栅标记在CCD中成像通常存在一定的倾斜角。由此,在已提出的相位斜率倾斜条纹标定方法上,提出了一种改进方法。该方法充分利用掩模光栅45°和135°两个方向的相位信息标定CCD的成像位置,以实现掩模光栅条纹的标定。对比两种方法分析表明,改进后的方法具有倾角测量范围大、抗噪性强、精度高等优点,理论极限精度优于0.001°量级。