激光干涉仪测量失真正弦波形位移误差估计式

本文在分析介绍了激光干涉仪测量位移原理的基础上,指出了标准振动台稳态正弦绝对校准法中,激光干涉仪测量的只是工作台面运动的路程而非矢量位移,因此对于测量含有谐波失真的正弦波形将引入测量原理性误差。文中利用波形加速度失真度系数详细推导并给出了谐波失真所引入的测量误差的估计式,对准确评价传感器校准精度具有重要意义,同样也有助于我们对激光干涉仪测量精度的认识。     

差动平行极板变极距电容式传感器的误差校正方法北大核心CSCD

差动式平行极板变极距电容式传感器应用广泛,但由于其存在差动电容器极板初始极距不同的问题,导致差动电容值非线性误差增大,影响了其测量精度。首先,基于差动式平行极板变极距电容器的工作原理,分析了误差产生机理;采用最小二乘法建立了误差分析模型,引入差动加权系数构建误差校正表达式,然后,利用线性拟合和残差平方和分析法求解差动加权系数的数值,进而对电容测量数据进行误差校正。仿真分析证明了误差校正方法的准确性和可行性。实验结果表明:使用该误差校正方法的非线性误差为2.79%,与直接差动法的非线性误差9.80%相比,非线性误差降低了71.53%,验证了该误差校正方法的有效性。     

适合于微细加工的外差探测技术及应用

本文详细地讨论了外差干涉仪的两个主要问题,即干涉仪的横向定位问题和非线性误差分析及其误差补偿问题.首先,提出了一种新颖的解析方法实现干涉仪亚微米级的高精度定位.该方法首先建立了测量光束扫过台阶边缘时测量相位渐变数学模型,并讨论了它与激光束分布的关系.文章利用以上数学模型对测量相位数据进行了详细地分析,实现了在一般激光束径时,干涉仪的定位精度为亚微米量级.另一方面,文章详细地分析了共光路干涉仪三个主要误差源.分析结果表明:由Wollaston棱镜引起的误差主要是二阶误差,而由激光束的椭圆偏振化引起的误差为一阶误差.同时我们发现:金属反射镜的方位误差可以使线偏振光经反射后变为椭圆偏振光,该椭圆偏振光具有不正交性和不相等偏心度,文章首次详细地分析了这种不正交性和不相等偏心度与反射镜方位误差的关系及其由此产生的非线性误差.最后,文章分析了干涉仪的误差补偿措施以提高整个干涉仪的测量精度.     

三面静压转台回转精度干涉测量与误差处理

介绍了激光干涉法测三面静压转台回转精度的原理及测量方法,分析了激光干涉仪在回转轴运动位置精度测量中的主要误差诱因;作出了角度测量中正弦近似误差特性曲线,并建立了该测量误差的数学模型,为机床的运动精度误差补偿提供了数据。经现场检验,该方案简便易行,成效显著。     

智能化测温装置的数字式非线性校正方法

本文详细阐述了数字式非线性校正方法在测温装置中的应用。采用数字式非线性校正方法可以很好地解决温度传感器的非线性问题,使测量精度得以提高。     

误差补偿技术在相位偏移干涉测量中的应用

在研究泰曼—格林相位偏移干涉仪测量原理基础上，分析了位移驱动器移相误差对五幅移相计算结果的影响，一阶线性误差和二阶非线性误差是相位偏移干涉测量技术中产生相位误差的主要因素；提出了五幅算法移相误差补偿技术，该方法直接从相位偏移干涉图中计算移相过程中存在的一阶及二阶移相误差，对五幅算法结果进行误差修正；采用玻璃平晶为测试对象，建立了泰曼一格林干涉仪移相误差补偿原理试验系统。试验结果表明在同时存在一阶移相误差及二阶移相误差情况下，采用提出的移相误差补偿方法可以将位移测量精度提高6倍，相当于采用氦氖激光器的倍程干涉仪中位移精度达到1．0nm。     

智能化测温装置的数字式非线性校正方法

本文详细阐述了数字式非线性校正方法在测温装置中的应用，采用数字式非线性校正方法可以很好地解决温度传感器的非线性问题，使测量精度得以提高。     

纳米精度在位测量系统测头误差校正方法

针对超精密机床两轴联动接触式在位测量过程中测头误差影响测量精度的问题,提出了一种测头半径误差及形状误差校正方法。进行了在位测量实验,比较分析了测头误差未校正、测头半径误差校正及测头形状误差校正三种情况的测量结果,并分别与Taylor Hobson PGI840离线测量结果进行对比,以验证测头形状误差校正方法的有效性。测头形状误差校正后,面形精度PV值由420nm变为370nm,与离线测量PV值380nm的差值为10nm。结果表明,该在位测量系统测头误差校正方法有效,能够提高在位测量精度。     

基于神经网络模型的传感器非线性校正

讨论了BP神经网络模型在传感器非线性补偿中的应用.给出了相应的补偿方法,即采用两个相同的传感器对同一被测量进行不同的测量,其测量结果作为神经网络模型的输入,经过补偿后的传感器具有线性的输入输出关系.采用递推预报误差算法(PRE)训练神经网络,具有收敛速度快、收敛精度高的特点.以距离传感器为例,将基于BP神经网络的校正方法应用于减少距离传感器的非线性输出误差.实验结果表明,将训练后的神经网络接入距离传感器可以得到线性的输入-输出关系,增加神经网络隐层节点的数目可以提高校正精度.当隐层节点数取为40时,用于距离传感器非线性校正的神经网络模型在训练100步后的误差指数(EI)为9.6×10-6.结果表明:本文提出的基于神经网络模型的传感器非线性校正方法是行之有效的.     

混频对全视场外差动态干涉仪测量精度的影响

全视场外差动态干涉仪在面形测量方面具有测量精度高、抗干扰能力强等优点,适合用于长焦距面形的动态干涉测量以及大口径光学元件的测量。但是干涉仪系统内部光学元件性能不理想以及元件装配存在误差等,会在干涉光路中引入频率混叠,影响干涉仪的测量精度。为了分析混频对全视场外差动态干涉仪测量精度的影响,从混频产生的原因出发,建立了由混频引入的测量误差的理论模型,分析了混频程度对测量精度的影响,分析结果表明,测量误差与混频程度呈非线性正相关,混频会造成测量面形结果上叠加一个和干涉条纹相同频率的周期性误差。搭建了全视场外差动态干涉测量实验系统,验证了不同混频程度对面形测量精度的影响,当混频程度为0.029时,面形测量误差为0.053λ;当混频程度为0.120时,面形测量误差为0.110λ,与仿真分析结果吻合。本文的研究对研制高精度全视场外差动态干涉仪具有实际意义。     

数字莫尔移相干涉仪误差多点标定与修正研究

干涉测量在现有的光学元件面形检测方法中具有测量精度高的优势,应用相对广泛。但干涉仪元件的加工和装调误差会降低面形检测精度。提出一种利用夏克哈特曼波前传感器对实际干涉仪系统进行多点标定的方法,利用波前标定数据在光学设计软件ZEMAX中实现对虚拟干涉仪系统的修正,结合数字莫尔移相算法,消除实际干涉仪加工和装调误差的影响。选取平面镜和可变形镜作为待测镜分别进行面形测量实验,结果表明,标定和修正后的数字莫尔移相干涉仪系统检测精度提高,与Zygo干涉仪的检测结果相比,面形趋势保持一致且峰谷值(PV)值误差相差在0.07λ(λ=532 nm)以内。     

结构光编码测量技术在火星高分相机中的应用

为了提高测量精度和测量效率,在火星高分相机部分工件三维形貌的测量过程中采用了结构光编码测量技术.传统的结构光编码测量技术采用正弦相移对称结合格雷码的方法,极易产生周期错位误差,严重影响测量精度.为了从原理上消除周期错位误差,提出了非对称结构光编码测量技术.首先,提出对四步正弦相移进行区域编码的概念和方法;然后,将正弦相...     

双口网络S参数测量误差校正分析及应用

采用误差分析及校正模型,讨论用数值分析的方法去除系统误差,降低随机误差的思路,其目的是消除标量网络分析仪在测量过程中的系统误差,提高测量精度。理论计算和实际测量结果表明,测量精度明显提高。该误差分析理论及误差测量方法在标量网络分析仪中得到应用,提高了仪器的性能。     

表面粗糙度对激光位移传感器测量精度的影响和补偿

激光非接触测量方法已被广泛应用于在机测量加工件,而被测工件表面粗糙度和测量距离对位移传感器精度的影响则少有研究。本文针对位移变化时不同参数的表面粗糙度对工件测量精度的影响,分析激光位移传感器测量表面粗糙度时的误差产生原理,设计了结合粗糙度和位移两项影响因素的误差测量实验,获得了激光干涉仪和激光位移传感器的位移数据。以激光干涉仪数据为基准计算出误差值,进而拟合获得误差模型。实验结果表明,经误差模型补偿后,测量精度提高到±7μm,较高地提升了测量精度,在机床在机测量上有一定应用价值。     

电阻应变式传感器在应用中的误差补偿

介绍电阻应变式传感器在应用中由于环境温度等因素的影响,会产生各种误差。传感器在实际测量中采用温度补偿、非线性误差补偿、智能压力传感器补偿的方法来提高测量精度,保证测量的准确性。     

时栅角位移传感器的误差补偿及参数辨识

基于正弦函数和快速傅里叶变换提出了一种误差补偿及参数辨识方法,用于提高时栅角位移传感器的测量精度和标定效率。使用激光干涉仪对时栅角位移传感器的误差进行标定,在整周采样36个对极点和对极内采样240个点。通过对标定的误差数据进行分析,由此提出一种基于傅里叶级数变换的误差补偿模型,在对极点对8个参数与对极内20个参数分别进行参数辨识。实验结果表明:补偿后时栅角位移传感器的测量误差减小为原误差的1/38.4,显著地提高传感器的测量精度和标定的效率。     

非线性传感特性的神经网络学习校正方法及应用

非线性误差是传感器的主要误差之一 ,用硬件补偿或用查表、曲线拟合等方法复杂且精度低。研究了一种神经网络校正方法 ,并提出了一种改进的小脑模型神经网络 ,仿真和应用表明 ,可使非线性误差减小到近似为零。     

激光测量几何误差补偿算法

激光技术作为重要的测量手段,已经被广泛的应用到精密运动控制系统中。激光测量误差直接影响到运动控制系统的控制精度,其中阿贝与余弦误差等几何误差对激光测量精度影响显著,在精密运动控制中必须予以补偿与校正。以精密运动台多维激光测量模型为基础,介绍了阿贝与余弦误差产生原因。在不考虑激光干涉仪的加工和安装误差的情况下,推导了运动台存在倾斜角度下的阿贝与余弦误差计算模型,在此基础上给出了激光测量数据误差补偿模型,以实现测量数据的实时补偿与修正。算法已经成功应用在实例中,表明该算法的有效性与可靠性。     

面向连续体机器人精密操作的多芯光纤三维形状与位置测量误差研究

针对复杂封闭空间精密操作中连续体机器人三维形状与位置高精度测量问题,提出基于多芯光纤形变传感方程与三维形状重构算法的误差分析及校正方法。基于多芯光纤传感结构特征和三维空间几何变换原理,推演建立了多芯光纤三维形状与位置测量的关键方程和算法。采用关键模型算法驱动方法,系统性地分析了传感光纤关键参数误差、信号解调误差、传感方程与重构算法误差、环境温度变化等对测量精度的影响,确定了主要误差源及其定量影响程度。通过误差溯源,建立了测量系统关键参数标定与误差校正方法。构建了七芯光纤测量实验装置,实验验证了方法有效性。研究结果表明,所提方法可实现系统测量误差溯源、定量分析与校正,有效提高多芯光纤三维形状与位置测量精度,在连续体机器人精密测量领域具有应用价值与前景。     

一种基于增广EKF的移动机器人SLAM方法

针对移动机器人同步定位与地图构建(SLAM)过程中系统测程法误差累积问题,采用测程法误差模型和车轮速度误差模型的映像关系,结合增广扩展卡尔曼滤波(AEKF)算法结构和实际机器人模型,提出了一种有效提高定位精度的SLAM方法。将机器人速度校正参数附加到卡尔曼滤波算法的向量空间中,以形成增广状态空间,同时预测和更新了SLAM初始状态空间和速度校正参数,笔者在线实时修正机器人的速度和航向角,避免积累航向角误差,从而降低了测程法误差。基于均方根误差和归一化估计方差进行了仿真实验分析,研究结果表明:与EKF-SLAM相比,所提出的方法具有更好的估计性能,使算法保持良好的一致性,大幅度提高了机器人自身定位精度和路标估计准确度。