角度基准中莫尔条纹细分的研究

在圆光栅用于角度基准研究中采用莫尔条纹的电载波调制电细分,把一对正交的莫尔条纹信号分成20000等分,并可实现仪器的动态和静态测量,还能动态检测光学度盘和圆光栅     

圆光栅的莫尔条纹

文中作者推导出了两块相同角栅距的圆光栅配对时产生莫尔条纹的轨迹方程。接着又介绍圆光栅产生“直形”莫尔条纹和圆环形莫尔条纹的条件。最后,提出了莫尔条纹宽度的分布规律。     

计量光栅的几何、光学特性

本文论述了按给定的莫尔条纹形状确定光栅栅线方程的一般方法;讨论了一种以阿基米德螺线族作栅线的新型圆光栅。它具有传递比恒定的性质。文中用几何方法代替沿用的傅里叶分析法确定了黑白光栅莫尔条纹的一些性能指标,如透射函数、衬度等。这种方法适用于栅距较大的黑白光栅,具有简单直观的优点。最后,本文还讨论了用条纹倍增和条纹锐化方法来提高粗光栅的计量精度以及栅线的最佳设计参数问题。     

高正交关系的莫尔条纹信号

莫尔条纹的电子学细分需要有一对光电正交的莫尔条纹信号。本文叙述了在圆光栅系统中产生裂相误差的四种原因和消除它们的办法。最后,在一台圆分度检验仪上已经得出了优于0.5°裂相误差的结果。     

柱面光栅角位移传感器原理及实验装置

一、前言用于角度计量的各型圆光栅传感器,它们所产生的莫尔条纹都属于平面弧线型。虽然在特定情况下可将这些条纹的某些部分视为直线,但与长光栅横向条纹相比,这些条纹的宽度都不能保持定值,而随所处位置不同发生改变;条纹的移动量与光栅节距角转过的角位移量之间呈非线性关系。再者,圆光栅栅线沿径向的黑白比并非常数,因而一般来说条纹波形的正弦性也较长光栅条纹为差。这些因素给信号的接收和处理带来了很大的不便。导致圆光栅条纹上述性质的一个重要原因,可以认为是:当圆光栅付相对转动时,其中任意两根栅线间的交角总是随之而改变。即不能象长光栅那样,栅线交角在光栅之一平移过程中始终保持定值。是否可能在转动体上找出这样一种简单的栅线配置,以使栅线交角在转动过程中保持定值?如果可能,则这种条纹是否具有如长光栅条纹的那些特点和性能?这些     

基于激光莫尔信号精密定位装置的精度提高

为提高基于激光莫尔信号精密装置的定位精度 ,本文探讨了激光束束径与激光莫尔信号的依存关系 ,给出了与光栅衍射缝隙条数相对应的最小激光束束径的大小。其次还说明了激光源的光强度变化对精密定位装置的定位精度影响     

计量圆光栅环形莫尔条纹的刻划偏心调试误差分析

本文对刻划不通过中心的计量圆光栅,环形莫尔条纹,刻划时的偏心调试误差进行了讨论。并提出了刻划时偏心调试误差的公差范围。这对提高计量圆光栅的莫尔条纹位置精度及刻划质量,有一定的实际意义。     

莫尔信号传感器光栅倾斜角度对精密定位准确度的影响

介绍利用激光干涉莫尔信号的精密定位方法,给出激光莫尔信号传感器光栅设定角度误差时的莫尔信号位移特性,以此说明了光栅设定的角度倾斜如何影响精密定位装置的定位准确度。     

基于软件理论的光栅信号可逆计数技术研究

在分析计量光栅工作原理的基础上,对光栅莫尔条纹信号的可逆计数技术进行了系统分析和研究。特别对软件辨向进行了研究,提出了基于Cohen-Sutherland编码理论的区域编码软件辨向算法,并设计了光栅信号数据处理的软件流程。在万能式齿轮测量机上实际使用结果表明,该软件计数技术能大幅度提高计数准确度,转换速度快,较基于硬件的辨向速度提高1~2倍。该算法设计灵活,可适用于长光栅和圆光栅的测量系统中。     

空间精密位移信号软细分方法研究

为了解决高精度数控装备对位移传感器高分辨力反馈的需求,本文提出通过对空域信号特征的分析,从时空变换理论模型的角度去研究位移测量问题;利用光栅周期性栅线作为等空间位置触发位置采样建立空间序列模型;通过对光栅莫尔条纹信号自适应预测细分模型阶数与系数估计算法完成光栅莫尔条纹信号细分。实验结果证明此方法可以实现光栅莫尔条纹400倍细分,细分精度优于信号周期的±1%。此细分方法利用光栅刻划精度,信号细分精度与光栅信号波形质量无关,在不增加硬件的条件下实现光栅莫尔条纹精密细分,具有重要实际应用价值。     

一种新型纳米光栅传感器的理论研究

为了开发结构简单，抗干扰能力强的纳米测量精度光栅传感器，对基于二次莫尔条纹信号的纳米测量精度光栅传感器的测量原理进行了理论分析，通过仿真计算，其测量分辨力可达到5．40〉（10^10-10m，测量精度可达到纳米级。此外，对指示光栅和标尺光栅不平行时对二次莫尔条纹信号质量的影响进行了理论分析和仿真计算。     

基于DSP的光栅莫尔条纹信号辨向与细分电路研究

简要地介绍了光栅莫尔条纹信号的产生和测量原理，分析了基于DSP TMS320C240的莫尔条纹信号辨向及细分电路的组成及工作原理，通过硬件电路实现对光栅莫尔条纹信号的8细分，较大地提高了工作台位置检测系统的分辨率。     

全闭环数控回转轴定位精度研究

针对全闭环数控回转轴的关键检测元件—圆光栅的安装误差引起回转轴定位精度差的问题,基于圆光栅测量角度的工作原理,分析了圆光栅在安装时由于光栅定位端面的跳动误差对莫尔条纹的影响规律,推导出了相应的数学关系,建立了回转轴定位误差与光栅定位端面的跳动误差之间的数学模型.数值仿真表明当圆光栅出现端面定位安装误差后,回转轴回转一周,输出的莫尔条纹光强变化经历了一个周期,近似为一正弦曲线.针对上述理论分析,在加工中心回转轴C轴上进行了实验研究,结果表明,通过调整圆光栅端面的跳动误差从原来的70 μm到16 μm,利用高精密单频激光干涉仪对回转轴的定位误差进行了检测,两次测量的定位误差曲线均为正弦曲线,且回转轴的定位精度提高了3倍.研究结果表明,减小圆光栅定位端面的轴向跳动误差可有效提高回转轴的定位精度.     

光栅传感器的各部分几何参数对莫尔信号调制度的影响

本文以非相干照明的成像理论为依据,推导了计算莫尔光电信号调制度的理论公式。由公式可知,莫尔光电信号的调制度与光源的几何形状及尺寸、光栅的衍射效应、开口比、光栅副间隙、接收光栏的几何形状与尺寸等因素有关。讨论了非准直光照明时,光栅副间隙对莫尔条纹的周期和倾角的影响,比较了非准直光和准直光照明下莫尔光电信号调制度的变化情况。井以实验验证了理论公式。     

基于差动莫尔信号的超高精度对正系统

为实现压印光刻中套刻对正超高精度的要求,采用基于斜纹结构光栅差动莫尔信号对正技术。利用光电接收器件阵列组合接收光栅产生的莫尔条纹信号,得到x,y方向的对正偏差信号。通过对基本莫尔信号和差动莫尔信号的分析对比,证明了差动莫尔信号具有更好的灵敏度,并在差动模式的基础上采用Chebyshev数字滤波器进行去噪,最终实现±20nm重复对正精度,达到100nm压印光刻的对正精度的要求。     

圆光栅刻划偏心分析与调整

本文通过对圆光栅刻划偏心与莫尔条纹图案特性之间对应关系的分析讨论,提出了在圆刻机上调整刻划偏心大小及方向的具体方法。     

基于时空转换原理的光栅莫尔信号数字细分

光栅测量的分辨率受限于光栅盘的刻划间距,需通过电子细分等方法提高其测量精度。文中借助时空转换原理,通过载波调制将表征光栅位移的莫尔信号相位加载到时间信号中。证明了通过对时间信号的周期测量实现光栅莫尔信号的40倍细分的方法可行性,并基于现场可编程门阵列(FPGA)平台设计了光栅莫尔信号的40倍细分集成化的功能电路;分别使用仿真与实际电路测试验证了细分方法的有效性。基于时空转换的数字细分系统具有可靠性高、易于集成以及低成本可定制化等优点。     

一种光栅莫尔信号数字锁相细分方法

为了保证和提高光栅传感器在动态测量过程中信号细分结果的准确性和实时性,本文提出一种新型的莫尔信号数字锁相细分方法。该方法采用开环结构,根据光栅莫尔信号的实时频率,利用小数分频方法完成对光栅莫尔信号的细分功能;开发了基于现场可编程门阵列(FPGA)的数字锁相细分电路,并对细分实现过程中的电路关键环节进行详细分析;使用自制的细分电路板分别验证了以信号发生器和实际信号为输入的细分算法有效性,并且将改进数字锁相细分方法与传统锁相细分方法进行细分效果对比,实验结果证明,本文设计的数字锁相细分算法能够在更高的莫尔信号频率和频率变化率情况下完成细分功能,因而能够更好的应用于动态测量场合。     

采用Matlab图形系统分析乘法倍频后莫尔条纹信号的波形

采用Ｍａｔｌａｂ图形系统对计量光栅输出的莫尔条纹原始信号进行了计算机仿真,并利用Ｍａｔｌａｂ函数计算、绘制出经乘法倍频后的莫尔条纹信号的波形。通过对仿真结果的探讨与分析,为提高倍频后莫尔条纹信号的质量提供了依据。     

数显技术讲座：第三讲 光栅数显系统的工作原理

一、概述 (一)概况包括长光栅和圆光栅在内的计量光栅是用于进行长度和角度测量的光栅。计量光栅位置测量系统是基于对两块光栅叠合时形成的莫尔条纹进行计数来工作的。莫尔条纹的重要特性表现为具有放大作用和误差平均作用,因此由计量光栅组成的位置测量系统,结构简单却具有很高的精度,在长度与角度的数字测量和读出(数显)运动的比较和误差补偿以及数控机床、精密