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 :…     

光栅莫尔条纹细分及辨向方法研究

提出了一些新的基于数字处理技术的莫尔信号细分及辨向方法.单光栅副莫尔条纹采用差值细分方法;双光栅副莫尔条纹采用乘积细分法.将信号进行区间划来实现辨向.实验采用DSP器件内置的高速A/D模块实现数/模转换,利用DSP专用指令实现信号的滤波、细分和辨向.实验结果表明,单光栅副和多光栅副的细分精度分别为3"和0.3".     

基于EMD算法的光栅莫尔条纹信号去噪方法研究

针对计量光栅莫尔条纹信号的质量问题,提出了基于经验模态分解（EMD）算法对非平稳光栅莫尔条纹信号模型的去噪方法。建立非平稳的光栅时变信号模型,利用EMD算法不需要定义滤波器参数的自适应性优点,对添加不同噪声的多组光栅信号模型进行了滤波分析的仿真实验,其信噪比和均方根误差两项指标优于均值滤波、小波阈值去噪方法。对两路正余弦理想信号添加高次谐波分量,通过对比EMD算法抑制高次谐波前后的李萨如图形,验证了该方法在去噪过程中对光栅莫尔条纹信号正弦性误差补偿的良好效果。     

计量光栅信号质量综合评价系统

光电轴角编码器中的莫尔条纹信号质量决定了整个系统的细分精度。计量光栅信号质量综合评价系统由编码器、数据采集卡和相应的软件组成，采用一种以莫尔信号离散采集和数据处理为主的数字化检测方法，实现了莫尔条纹信号质量各项指标的评价，对提高测量精度以及光栅系统的设计具有一定意义。     

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…     

应用光栅自成像的编码器莫尔条纹信号提取

为解决高密度圆光栅的工程应用难题,应用光栅自成像原理,用较大的光栅副间隙获得了高质量的莫尔条纹信号.文中用傅里叶光学理论分析了单色平面波照明下的双光栅菲涅耳衍射场,建立了双光栅菲涅耳衍射场光强分布的数学模型,并用MATLAB软件对光栅菲涅耳衍射像光强分布和莫尔条纹信号进行了数值仿真,分析了各种参数对莫尔条纹信号的影响,最后通过信号提取实验对理论分析进行了验证.     

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。     

反射光学式位移检测系统

系统由半导体激光器、聚焦镜头、反射式标尺光栅、四裂相指示光栅和光电接收元件组成。该系统具有光学两倍频作用和大光栅副间隙下使用及间隙对莫尔条纹信号调制度不敏感等特点,并且整体结构分离式、小型化和轻型化,在各类精密测量装置和精密加工仪器中将得到越来越广泛的应用。本文介绍这种反射光学式位移检测系统的结构原理,系统特点和应用。     

畸变测量中应用窗口傅里叶变换载频条纹分析

为了测量光学成像系统的径向畸变,提出了基于伸缩窗口傅里叶变换空间载频条纹相位分析的测量新方法.畸变分布测量转化为调制相位测量.首先,将纵向朗奇基准光栅作为模板,通过成像系统成为变形光栅即畸变像.接着采用伸缩窗口傅里叶变换提取畸变载频光栅条纹中心无畸变点的基频和相位信息,获得理想无畸变像的基频成分,然后对变形载频光栅条纹进行频谱分析,滤波提取基频信息、逆傅里叶变换、相位解包,提取径向调制相位分布,计算畸变图像的径向位置畸变分布.最后利用该径向位置畸变分布规律和双线性插值灰度重建对畸变图像进行校正.详细的理论分析和实验结果证明,该方法是可行的.     

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.     

提高莫尔条纹正切法细分精度的改进算法

为提高莫尔条纹信号正切法细分的精度和倍数,应用改进算法对原始信号进行数据预处理.通过神经网络自适应算法在莫尔条纹信号降噪方面的移植,结合滤波步长的实时调整,有效滤除了信号的宽频段有色噪声干扰;采用了基于滞后相位补偿思想的相位调整算法,通过分段处理,提高了原始正余弦信号的相位正交性.对算法处理后的莫尔条纹信号进行正切法细分验证,实验结果表明当细分倍数为1 024时,可确保细分误差小于1个细分当量,即0.618″,若不考虑信号的非正弦性影响,细分精度提高了10倍以上.     

基于计算全息的无衍射光莫尔条纹三自由度测量方法研究

针对工作台运动误差,提出了一种基于计算全息的无衍射光莫尔条纹三自由度测量方法。通过液晶空间光调制器(SLM)生成无衍射光,利用两束无衍射光干涉生成莫尔条纹。设计了无衍射光莫尔条纹三自由度测量光路,建立了三自由度运动误差数学模型,并用几何分析法将三种运动误差(偏摆角、滚转角和俯仰角)进行分离。利用旋转台模拟不同大小的三自由度运动误差,带有误差信息的无衍射光和莫尔条纹图案分别由CCD1和CCD2接收。实验结果表明,通过光斑中心偏移量计算出的实际运动误差值接近理论值,测量误差不超过0.0104°,验证了无衍射光莫尔条纹三自由度测量系统的可行性与正确性。     

基于FPGA的激光外差干涉仪反正切解调技术

针对高频声学应用中多普勒信号软件解调的局限,提出了一种基于FPGA的数字硬件信号解调方案.基于AD9467设计了高速ADC采集系统,以实现原始多普勒信号的奈奎斯特采样或带通采样;基于Xilinx Zynq-7000片上芯片系统设计数字信号处理系统,实现了 DDS合成参考信号与多普勒信号混频、低通滤波产生I&Q基带信号对...     

基于小波变换的轧机振动信号降噪技术研究

由于轧机振动信号受到强烈的噪声干扰,给故障特征的有效识别和准确提取带来很大困难。直接采用频域分析方法诊断早期故障的收效甚微。利用小波分析的“带通滤波”特性,可以将信号按照特定的频段进行分解,分解后的单层重构可以将噪声与可用信号进行成功分离;根据预先设定的阈值对高频分解系数处理后进行全局重构同样可以达到消噪的目的。对于现场采集的轧机振动信号,多种方式的消噪结果表明,含有故障特征的低频信息被成功提取。     

The projection diagram

We describe a diagram, named the projection diagram (PD), that can be used for the interpretation of fringe projection operations in a similar way as the Holodiagram is used in holography and other branches in optics. It is obtained as a Moiré pattern between two spoke targets that mimic central projections, the same as those in a projection and observation system or two projection systems. N. Abramson [Academic, London (1981)] has already proposed its use in systems with two observation points (i.e., stereoscopic observation). By using this PD, several interesting features dealing with fringe projection are highlighted. Information on the sensitivity vector and the geometry of the contouring surfaces can be straightforwardly obtained in a graphical way. The effect of defocusing can also be included in the diagram.     

解调分析中差频现象的理论分析及细化解调／频谱分析集成算法

应用泰勒级数展开方法研究了解调分析中的差频现象,指出信号解调前必须滤除与调制信息无关的加性频率成分。为方便实际应用,提出了细化解调／频谱分析集成算法,算法中两种信号分析方法均由带通滤波、Hibert变换和重抽样三个步骤组成,算法实现时将这三个步骤集成在一个复解析带通滤波过程之中,具有很高的计算效率,算法的有效性得到了仿真的验证。     

细光栅自成像光电轴角编码器

根据光栅自成像原理,由波长为690nm的半导体激光器、准直透镜、光电接收元件和光栅等组成细光栅自成像光学系统,得到高质量的莫尔条纹信号。以此信号为基础的细光栅光电轴角编码器具有精度高、频响高、易于实现小型化等优点。该技术是提高光电轴角编码器测角精度和环境适应性的一种新的实用的解决途径。     

Sub-20-nm alignment in nanoimprint lithography using Moiré fringe

Accurate multi-level overlay capability for nanoimprint lithography (NIL) is essential to integrated circuit manufacturing and other multilayer imprint applications. Using the "beat" grating image (Moiré fringe) generated by overlaying two sets of gratings that have slightly different periods, we obtained an alignment signal with a sensitivity better than 10 nm in nanoimprint lithography. The alignment signal is, as expected, independent of the size of the gap between the wafer and the imprint mold. We achieved a single-point overlay accuracy (error distribution) of sub-20 nm between the first and second imprinted layers by using two sets of Moiré fringes. With higher precision nanopositioning stages, better single-point alignment accuracy is expected. Furthermore, we achieved sub-150 nm alignment over an area of 1 sq in and sub-250 nm over the entire area of a 4 in wafer using simple low-resolution stages without temperature control or wafer-mold mismatch compensation. With better stages, precision temperature control, and wafer-mold mismatch compensation, we believe that much higher overlay alignment accuracy over large areas (either in a 1 sq in die or a full wafer) is feasible.     

有限冲击响应数字滤波器FIRDF系统设计

介绍基于快速傅立叶变换ＦＦＴ、褶积镶边理论以及线性相位理论所开发出的ＦＩＲ数字滤波系统及工作原理。成功开发出的ＦＩＲ数字滤波系统在数字信号处理的专业应用上，对连续信号能高效地进行数字高通、数字低通、数字带通及数字带阻四种功能的滤波处理，系统设计所采用的优化分析和处理方法使其幅相频特性比较理想，从而保证输出信号在较高的精度上没有幅值和相位失真；在控制方式上具有比硬件控制及软硬结合控制较大的优越性：变参数输入的灵活性、分析结果系统内输出的多样性、面向对象应用软件使用上的友好性、可移植性、再开发性、可维护性、开发周期的高效性和费用的便宜性等。分析结果表用，ＦＩＲ数字滤波系统用于实际的滤波处理是稳定并且可靠的。