长度光栅测量系统的误差修正技术

长度测量技术是近几年工程建设、工业生产等领域研究最多的问题,其测量系统分辨率早已经达到微米、亚微米乃至纳米等级。本文就长度光栅测量工作中出现的误差来源分析,简单的阐述了有关误差修正技术,仅供同行工作参考。     

光栅位移测量系统的误差自修正方法研究

文中介绍的误差自修正方法是通过光栅位移测量系统中单片机对光栅传感器的多个零位信号进行计数,并根据测量值和系统设定值得到的误差函数自动进行误差修正.实验结果表明,该方法对光栅位移测量系统的误差既可自动进行有效的修正,又可提高系统的测量精度.     

具有测量误差实时分离与修正功能的光栅动态测长系统

本文针对测量误差分离与修正技术主要限于系统误差和静态误差的理论,论述了标准量插入法实时分离误差与预测修正的原理。介绍了基于此原理的光栅动态测长系统的结构原理和硬件电路原理。它适合于稳定与非稳定动态测量,能够实现动态测量误差的实时预测修正。     

长度光栅测量系统的误差修正技术

文章针对长度光栅测量系统的误差来源、特点提出了二次比对、拟合的修正方法。在文章所论述的方法中,通过光电显微镜、线纹尺、数据拟合工具将光栅位移长度溯源到激光波长;将生成的修正公式赋进长度光栅测量系统的程序中完成误差自动修正。文章提出的光栅测长系统的误差修正方法原理简单、实用、修正精度高。对于三坐标测量机、测长机、万工显等精密直线位移平台都具有借鉴和参考价值。     

高空光测系统误差的恒星法修正

在高空目标光学测量中,由于设备和环境条件的影响,数据存在一定的系统误差,系统误差修正是获取高精度位置参数的关键.针对高空光测系统误差修正问题,首先分析了80 km 以上目标光测数据的系统误差来源,建立了高空目标光测数据的系统误差模型,提出了基于恒星的修正方法,对大气折射误差和设备轴系误差进行联合修正.为验证方法的有效性,将该方法应用于实际高空光学测量,实验结果表明修正效果明显,可使系统误差修正精度提高到2″.     

大量程光栅位移测量累积误差的修正

提出了一种自动测量光栅栅距修正累积误差的方法。栅距测量是基于高阶累积量估计光栅传感器输出的两路莫尔条纹信号的时间延迟而得到的,该方法能够实现每个栅距的测量,通过对每个光栅栅距的误差进行修正来减少累积误差,为大量程高精度测量奠定了基础。实验采用长为500 mm的50线/mm的光栅传感器,该传感器包含栅线25 000条,实现栅距测量分辨力为3 nm,达到了纳米级测量。该方法抗干扰能力强,适合在生产现场应用。     

基于贝叶斯模型的动态误差实时修正方法研究

应用贝叶斯动态模型理论,探讨了非平稳动态测量误差贝叶斯建模原理及实时修正的方法.由多项式模型、季节模型、回归模型和噪声模型等模型分量组合的贝叶斯动态模型,较好地描述了各种系统误差和随机误差的综合特征,客观反映了动态测量误差的变化规律.利用贝叶斯递推算法和标准信号插入,适时对动态误差模型参数进行调整,以适应非平稳动态误差的时变性,有效控制了动态模型预报精度损失,提高了动态误差实时修正的精度.通过长光栅动态测量系统实时误差修正实例,验证了该方法正确可行,误差修正效果显著,具有较高的应用价值.     

神经网络在光电跟踪系统引导中的应用

系统误差的存在使得对光电跟踪系统进行引导时会存在引导误差,修正系统误差有利于提高引导精度。最小二乘系统误差修正方法精度较低;球谐函数的系统误差修正方法有较高的修正精度,但不适用于三轴光电跟踪系统;BP神经网络的系统误差修正方法的修正精度比球谐函数法提高约20%,有望用到球谐函数法不适用的三轴光电跟踪系统的系统误差修正中。     

GKJ-1.8m激光自动线位移刻检系统检测长光栅传感器误差分析及评定

对"ＧＫＪ－１．８ｍ激光自动线位移刻检系统"进行了较系统的误差分析,用仪器的系统误差和随机误差合成的方法,评定本仪器测试长光栅传感器光栅位置误差的不确定度．     

非球面在线检测的系统误差分离与修正

为了解决非球面在线检测的系统误差问题,针对系统误差产生的机理、误差的数学模型、分离方法以及补偿方法进行了研究.提出一种将空间误差投影到不同平面上进行分析从而解决测量系统误差的新方法并建立了各系统误差的数学模型.根据最小二乘法的基本思想,建立了基于标准球面的系统误差分离数学模型,得到了各参数的最小二乘估计值,并利用误差修正模型进行了校正.利用标准球面进行测量实验,验证了该方法的有效性和精确性.实验结果表明所提出的解决测量系统误差的思路可行,最终可使测量系统精度达到1μm数量级,从而满足精磨阶段在线检测的需要.     

基于比值线性化的高适应性光栅细分方法研究

电子细分是光栅位移传感器实现纳米级分辨率测量的关键,细分误差由细分方法和光栅信号质量共同决定。针对信号实时修正方法在小步距测量和一些复杂工况环境下的局限性,从提高细分方法对非理想光栅信号的适应性的角度出发,提出了基于信号比值线性化的新型电子细分方法,构建了2种实时补偿信号以进一步提高信号的线性度;详细阐述了所提细分方法的细分原理,分析了其在非理想光栅信号输入情况下的细分误差;实现了最高为0.003μm的理论细分精度和0.08μm的实际细分精度。数值仿真和对比实验结果表明,所提细分方法对非理想光栅信号的适应性明显优于常用的反正切细分法和正余弦绝对值相减细分法。     

ADC型高精密测温电桥非线性误差修正方法研究

针对ADC型测温电桥因电路结构复杂、集成度高、非线性误差来源多样,导致现有误差修正方法效果不佳的问题,提出了一种基于误差来源分析的修正方法。根据ADC型测温电桥原理定量分析了电路中运算放大器共模抑制比、正反向电流不匹配度对非线性误差的贡献,运用RBC开展了这两个误差源的最大似然估计及修正,并对剩余残差进行了多项式拟合,实现了非线性误差修正;基于自制ADC型测温电桥及RBC对上述修正方法进行了验证,实验结果表明:所提方法修正后的最大非线性误差为-1.77×10^-5,相对于传统非线性修正方法的最大非线性误差-3.57×10^-5有了显著提升。     

利用钢丝－电容测微仪法测量机床竖直运动直线度和滚动误差

介绍了一种测量机床竖直运动直线度和滚动误差的新方法。以悬挂在被测机床刀架附近的竖直钢丝作为测量基准，用固定在刀架位置的电容测头瞄准钢丝，当机床主轴竖直运动时，机床主轴上的刀架系统相对于竖直方向的运动直线误差可由电容测微仪测得，钢丝本身的直线度可用转位法消除。再增加一个测微仪，还可测出导轨本身的直线度误差。将刀架沿水平方向运动到两个不同位置，分别测出两位置处的竖直运动直线度误差，由这两组数据可以计算出机床竖直运动时的滚动误差。     

不依赖于长度基准的光栅细分精度的评定方法

分析了光栅细分精度与利萨如图形的关系，给出了通过利萨如图形评定光栅细分精度的方法。该方法将对测量条件要求极高的细分误差评定工作转化为普通的电压测量和计算，使光栅细分精度的评定不再依赖于高精度的长度基准。该方法适用于各种误差模型的光栅信号，也适用于其它任何以相位差为９０度的两种信号进行细分计量仪器。     

双频感应测井仪误差校正方法研究与实现

双频感应测井仪的误差校正处理是整个仪器设计的关键一环,对后续的信号幅度比和相位差数据处理,以及正确评价地下油层信息具有非常重大的意义。首先描述了双频感应测井仪工作的理论基础,通过分析仪器线圈系的磁偶极子模型寻找到误差的来源;然后基于误差分析方法,提出了一种测量该系统误差的方法并予以电路实现;最后在模拟的现场环境中,进行误差测量与仪器修正值的确定。实测结果表明,该方法能够明显提高仪器测量相应曲线的准确度,达到误差校正的目的。     

不同分辨率下增量式光栅编码器测量误差研究

为了研究增量式光栅编码器在不同分辨率下的测量误差,构建了一套基于旋转角加速度测量的编码器误差检测系统。首先介绍了永磁式角加速度传感器的工作原理,以及增量式光栅编码器的角加速度测量原理;然后采用角加速度传感器和增量式光栅编码器,对同一正弦振动源实际轴上的旋转角加速度进行检测,根据实验结果剖析了光栅编码器在不同分辨率下的误差产生原因;最后讨论了在进行角参数测量时,选择增量式光栅编码器分辨率的参考依据。     

FFT相位误差分析及实用修正方法

本文在分析加窗信号的付氏变换基础上，探讨了由泄漏引起的相位误差，给出了ＦＦＴ相位误差分布规律的解析表达式，并且对典型情况作了深入的讨论。文中还介绍了一种基于窗频谱幅度比的ＦＦＴ相位修正技术，由实例计算知，在无噪声条件下，实际的相位估计与理论计算一致，因此它可应用于离散频率的振动和噪声信号相位的精确估计。