CN117804349B - 一种基于莫尔条纹相关计算的光栅位移传感器调试方法 - Google Patents
一种基于莫尔条纹相关计算的光栅位移传感器调试方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117804349B CN117804349B CN202410237357.5A CN202410237357A CN117804349B CN 117804349 B CN117804349 B CN 117804349B CN 202410237357 A CN202410237357 A CN 202410237357A CN 117804349 B CN117804349 B CN 117804349B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- grating
- displacement
- scale
- displacement sensor
- light source
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 title claims abstract description 123
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 21
- 239000011295 pitch Substances 0.000 claims description 23
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 claims description 19
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 8
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 7
- 101100115215 Caenorhabditis elegans cul-2 gene Proteins 0.000 description 18
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 15
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 13
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 12
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 11
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 10
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 7
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000005314 correlation function Methods 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 3
- 229910001008 7075 aluminium alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 238000013041 optical simulation Methods 0.000 description 2
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000003909 pattern recognition Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000036316 preload Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000005236 sound signal Effects 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于莫尔条纹相关计算的光栅位移传感器调试方法，包括以下步骤：调整标尺光栅的水平位姿及光栅副的间距；光栅位移驱动组件驱动标尺光栅相对指示光栅水平移动；点光源垂直照射下的一排平行放置的等栅距光栅副形成纵向莫尔条纹，线阵CCD接收纵向莫尔条纹的光信号，传送至PC机；PC机运行归一化互相关算法程序，处理数据获得光栅位移传感器的位移输出；激光干涉仪检测标尺光栅上的目标板获得参考位移输出；对激光干涉仪参考位移输出与光栅传感器输出位移进行比较分析；重复前述过程，通过改变光源到光栅的平行间距，可调整光栅传感器的分辨率。该光栅位移传感器具备高鲁棒性和灵活性的能力，能够实现在线精确位置测量。
Description
技术领域
本发明涉及光栅位移传感器技术领域，特别是涉及一种基于莫尔条纹相关计算的光栅位移传感器调试方法。
背景技术
微米、纳米级别的微位移传感测量技术在计量学、机器人、生物工程等众多不同的工业领域有着极其广泛的重要应用。在诸多类型的微位移传感器当中，以莫尔条纹技术理论基础的光栅移传感器得到了广泛的应用和关注。由于光栅衬底的热膨胀系数低，通常由石英或玻璃或其他热膨胀系数低的材料制成，因此光栅位移传感器稳定性好，零漂小。此外，光栅传感器具有体积小、质量好等显著优点。抗电磁干扰，对环境不敏感，在大型测量领域和温度、湿度、压力变化条件下具有广泛的纳米尺度测量应用。
目前，提高光栅传感器的测量精度和分辨力主要有两种途径：一是增加光栅的刻线数，二是采用各种电子细分技术（包括硬件细分和软件细分）。提高刻线密度的方法存在着制造工艺难度大、制造成本高的困难，同时，光栅刻线的密度越高将加大对光学结构系统、电路处理系统以及机械结构的要求；传统的电子学硬件细分技术需要复杂的电路设计和工艺，无论在抗干扰性、电路稳定性还是在体积上都会付出较大的代价。首先，莫尔条纹信号容易受到光源波动、谐波噪声、幅差、相位差偏移等因素的影响，难以进一步提高测量精度和分辨率。此外，由于这种莫尔条纹获取系统的结构特性，实际条纹信号并非理想的正余弦信号，存在着信号幅值波动，两路信号不严格正交等现象，当光栅尺非匀速移动时，输出的莫尔条纹信号也并不是周期恒定信号，这些因素都会对条纹的细分产生影响。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种基于纵向莫尔条纹相关计算的光栅位移传感器及其调试方法，采用基于等距光栅的纵向莫尔条纹形成机构，实现基于线阵CCD捕捉双光栅纵向莫尔条纹移动的精确位置测量方法，并设计了一种归一化互相关（NCC）亚像素图像配准算法。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：
一种基于纵向莫尔条纹相关计算的光栅位移传感器，包括基座、光栅调节定位装置、一字激光器、激光干涉仪、线阵CCD、光栅位移驱动组件以及光栅位移计算系统；
所述光栅调节定位装置包括栅尺定位主支架、与栅尺定位主支架相对设置的栅尺定位副支架，栅尺定位主支架的中部开设有通光孔，通光孔的顶部两侧和底部两侧分别转动安装有垂向位置可调的横向调整导向滑轮，栅尺定位主支架的前侧面上固定设置有位于通光孔前侧的指示光栅，上、下两组横向调整导向滑轮之间活动夹持有平行设置于指示光栅前侧且可水平横向移动的标尺光栅，标尺光栅和指示光栅形成光栅副；
栅尺定位主支架的前侧面两端均转动安装有至少一个水平纵向位置可调且与标尺光栅后侧面滚动接触的主纵向调整导向滑轮，所述栅尺定位副支架的侧面上转动安装有与主纵向调整导向滑轮配对设置且与标尺光栅前侧面滚动接触的副纵向调整导向滑轮；
所述一字激光器位于标尺光栅的前侧方，向光栅副提供点光源，光栅副形成纵向莫尔条纹；
所述激光干涉仪检测标尺光栅的位移得到参考位移输出；
所述线阵CCD与指示光栅平行设置且固定位于通光孔的后侧，所述线阵CCD接收纵向莫尔条纹的光信号，光信号经转换处理后经归一化互相关算法程序计算得到光栅位移传感器的输出位移；
所述光栅位移驱动组件包括固定设置于标尺光栅一端外侧的位放支架，位放支架的侧面固定连接有菱形位移驱动放大机构，菱形位移驱动放大机构的内部动力输入端设置有压电致动器，菱形位移驱动放大机构的动力输出端与标尺光栅的端部固定连接；
所述光栅位移计算系统包括与线阵CCD通讯连接的FPGA以及与FPGA通讯连接的PC机，所述PC机内设置有基于MatLab软件的归一化互相关算法程序。
进一步的，所述栅尺定位主支架上设置有在通光孔的顶端两侧和底端两侧对称分布的横向L型杠杆结构，横向L型杠杆结构的自由端内活动套设有垂向设置的垂向调节螺钉，垂向调节螺钉的端部与栅尺定位主支架螺纹连接，横向L型杠杆结构的另一端通过柔性铰链结构固定连接在栅尺定位主支架的顶面或底面上，所述横向调整导向滑轮转动安装于横向L型杠杆结构的自由端前侧面上；
所述栅尺定位主支架的前侧面两端分别设置有至少一个主垂向L型杠杆结构，栅尺定位主支架的后侧壁内活动套设有水平纵向设置的主纵向调节螺钉，主纵向调节螺钉的端部与主垂向L型杠杆结构的自由端螺纹连接，主垂向L型杠杆结构的另一端通过柔性铰链结构固定连接在栅尺定位主支架的前侧面端部上，所述主纵向调整导向滑轮转动安装于主垂向L型杠杆结构的自由端前侧面上。
进一步的，所述栅尺定位副支架的后侧面内设置有与主垂向L型杠杆结构相对设置的副垂向L型杠杆结构，栅尺定位副支架的前侧壁内活动套设有水平纵向设置的副纵向调节螺钉，副纵向调节螺钉的端部与副垂向L型杠杆结构的自由端螺纹连接，副垂向L型杠杆结构的另一端通过柔性铰链结构固定连接在栅尺定位副支架的后侧面端部上，所述副纵向调整导向滑轮转动安装于副垂向L型杠杆结构的自由端后侧面上。
进一步的，所述基座的顶面上还固定设置有位于通光孔前侧的激光器夹头，激光器夹头上固定安装有一字激光器和激光干涉仪。
进一步的，所述激光器夹头的中部开设有通孔，通孔的底部两侧分别设置有缺口槽，通孔的顶部开设有贯穿激光器夹头顶部的通槽，激光器夹头的顶部一侧部分内开设有螺栓过孔、顶部另一侧部分内开设有螺纹连接孔。
进一步的，所述栅尺定位主支架和栅尺定位副支架均采用7075铝合金材料制成。
还提供了一种等栅距光栅纵向莫尔条纹形成机构，该机构包括固定设置的指示光栅、可水平横向移动的标尺光栅以及点光源，标尺光栅与指示光栅平行设置，且标尺光栅的光栅周期与指示光栅的光栅周期相同，标尺光栅和指示光栅的光栅线均垂直于标尺光栅的运动方向，点光源位于标尺光栅远离指示光栅的一侧；
在点光源的作用下，栅距为W1的标尺光栅实际投影到栅距为W2的指示光栅的栅距长度经过一定放大后变为W11，根据相似原理其计算公式为：
；
光栅周期为W2和W11的两光栅会形成纵向的莫尔条纹，标尺光栅相对指示光栅运动一个光栅周期的距离后，该相对移动距离经过点光源下的光栅副的放大之后，呈现的纵向莫尔条纹的条纹宽度为：
；
其中，d1为标尺光栅与指示光栅之间的间距，d2为点光源距离标尺光栅的光栅面的垂直距离；
光栅位移传感器位移分辨率表示为：
；
其中，N为一个纵向莫尔条纹周期所占据的CCD像素点数，W为一个光栅周期；
线阵CCD的整像素输出结果的每个像素宽度为b，则根据上式有以下关系：
。
进一步的，所述标尺光栅的光栅周期与指示光栅的光栅周期相同，即W1=W2=W，则
；
光栅位移传感器位移分辨率表示为：
。
又提供了一种基于莫尔条纹相关计算的光栅位移传感器调试方法，该调试方法包括以下步骤：
S1、调整标尺光栅的水平位姿，使标尺光栅和指示光栅的光栅线均垂直于标尺光栅的水平移动方向，调整标尺光栅与指示光栅之间的平行间距；
S2、对光栅位移驱动组件施加预设波形的驱动电压，光栅位移驱动组件工作驱动标尺光栅相对指示光栅水平移动；
S3、一字激光器向标尺光栅表面提供点光源，点光源经相对移动的光栅副形成纵向莫尔条纹；
S4、线阵CCD接收纵向莫尔条纹的光信号，并经FPGA转化为数字信号并传送至PC机；
S5、PC机运行归一化互相关算法程序，对采集的数据进行处理，获得光栅位移传感器的位移输出；
S6、激光干涉仪检测标尺光栅的参考位移输出；
S7、对激光干涉仪向获得的参考位移输出与计算所得光栅位移传感器的输出位移进行比较分析；
S8、重复步骤S1至步骤S7，通过改变光栅与光源之间的平行间距，获得光栅传感器对应于光源在不同位置的分辨率以及光栅传感器的最佳分辨率。
进一步的，在步骤S5中，在进行归一化互相关算法作相关计算前，先采用插值的方式对线阵CCD每条线的整像素输出结果进行亚像素插值细分。
进一步的，对线阵CCD每条线的整像素输出结果进行亚像素插值细分采用的插值方式为样条插值。
进一步的，施加在光栅位移驱动组件上的驱动电压为三角波电压或阶梯波电压。
以及提供了一种应用于光栅传感器的归一化互相关亚像素配准算法，包括以下步骤：
S1、平行放置的光栅副在适当的光源下产生纵向的莫尔条纹，线阵CCD接收纵向莫尔条纹的光信号，光信号经处理转换为数字信号后传送至PC机；
S2、PC机运行归一化互相关算法程序，对采集的数据进行处理，获得光栅位移传感器的输出位移；
具体步骤为：
S2.1、从线阵CCD输出的两帧具有n个离散点的离散时间序列f=[f0，f1，……，fn-1]，g=[g0，g1，……，gn-1]中提取的长度均为m的相同连续数据点的两个子集时间序列fi=[fp，fp+1，……，fp+m-1]，gi=[gq，gq+1，……，gq+m-1]；
S2.2、归一化互相关算法定义为：
；
其中，p，q，m均为正整数，且p，q∈[0，n-m+1]，m∈[2，n]，，/>表示线阵CCD输出的两组离散序列，/>，/>；
S2.3、将两个子集时间序列的数据代入归一化互相关算法进行计算。
进一步的，在步骤S2.2中，在进行归一化互相关算法作相关计算前，先采用插值的方式对线阵CCD每条线的整像素输出结果进行亚像素插值细分。
进一步的，对线阵CCD每条线的整像素输出结果进行亚像素插值细分采用的插值方式为样条插值。
与现有技术相比较，本发明的有益效果如下：
本发明所设计的基于莫尔条纹相关计算的高分辨率光栅位移传感器，实现了基于线阵CCD捕捉双光栅纵向莫尔条纹移动的精确位置测量方法，并设计了一种归一化互相关（NCC）亚像素图像配准算法。当光强发生变化导致一定范围内莫尔条纹信号发生直流漂移时，线阵CCD获得的条纹信号整体发生漂移，仍然包含准确的相位信息，通过归一化相关算法能够很好的抑制幅值波动带来的影响。与传统的光栅采用的光电探测器相比，该光栅位移传感器具备高鲁棒性和灵活性的能力，能够实现在线精确位置测量。
附图说明
图1为本发明的整体立体结构示意图；
图2为本发明的整体立体爆炸结构示意图；
图3为所述栅尺定位主支架及其上组件装配状态的立体结构示意图之一；
图4为所述栅尺定位主支架及其上组件装配状态的立体结构示意图之一；
图5为所述栅尺定位主支架的立体结构示意图之一；
图6为所述栅尺定位主支架的立体结构示意图之二；
图7为所述栅尺定位副支架及其上组件装配状态的立体结构示意图之一；
图8为所述栅尺定位副支架及其上组件装配状态的立体结构示意图之二；
图9为光栅副在光栅调节定位装置上装夹状态的俯视结构示意图；
图10为所述激光器夹头的立体结构示意图；
图11所述光栅位移驱动组件的立体结构示意图；
图12为本发明的工作原理结构简图；
图13为本发明的光栅传感器数据处理逻辑框图；
图14为现有的不等栅距的光栅在平行光的照射下产生的纵向莫尔条纹图像；
图15为本发明点光源下的等栅距光栅莫尔条纹成像原理示意图；
图16为本发明提取两个子集时间序列的示意图；
图17为实施例中三角波电压下的光栅传感器与激光干涉仪位移测试对比结果一；
图18为实施例中三角波电压下的光栅传感器与激光干涉仪位移测试对比结果二：
图19为实施例中三角波电压下的光栅传感器与激光干涉仪位移测试对比结果三；
图20为实施例中阶梯波电压测试光栅传感器分辨率的测试结果；
图21为实施例中阶梯波电压测试线阵CCD整像素分辨率的测试结果；
图22为实施例中亚像素细分后的阶梯波测试结果对比图；
图23为实施例中亚像素细分后的台阶分辨情况；
图24为本发明光学仿真的建模示意图；
图25为本发明的等栅距纵向莫尔条纹成像光学仿真结果。
图中：1基座、2光栅调节定位装置、21栅尺定位主支架、211通光孔、212横向L型杠杆结构、213主垂向L型杠杆结构、22栅尺定位副支架、221副垂向L型杠杆结构、23横向调整导向滑轮、24主纵向调整导向滑轮、25副纵向调整导向滑轮、26垂向调节螺钉、27主纵向调节螺钉、28副纵向调节螺钉、3线阵CCD、31线阵CCD匣子、4光栅位移驱动组件、41位放支架、42菱形位移驱动放大机构、43压电致动器、5指示光栅、6标尺光栅、7激光器夹头、71通孔、72缺口槽、73通槽、8激光干涉仪。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
需要说明的是，当组件被称为“安装于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“固定于”另一个组件，它可以是直接固定在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1至图11，一种基于纵向莫尔条纹相关计算的光栅位移传感器，包括基座1、光栅调节定位装置2、一字激光器、激光干涉仪8、线阵CCD3、光栅位移驱动组件4以及光栅位移计算系统。以下，参照图1中所示坐标系，X轴所示方向为水平纵向、正方向所指侧为前侧、负方向所指为后侧，Y轴所示方向为水平横向、正方向所指为右侧、负方向所指为左侧，Z轴所示为垂直方向、正方向所指为上侧、负方向所指为下侧。
光栅调节定位装置1包括栅尺定位主支架21、与栅尺定位主支架21相对设置的栅尺定位副支架22。如图3至图6所示，栅尺定位主支架21整体为方形块状，通过螺栓连接固定在基座1的顶部后侧，用于栅尺位置的调节、固定、并柔顺导向。栅尺定位主支架21的中部开设有方形的通光孔211，便于光源发出的光经过光栅后被位于栅尺定位主支架21后侧的线阵CCD3接收。栅尺定位主支架21的前侧面上固定（胶黏连接、螺栓连接或卡接连接）设置有位于通光孔211前侧的指示光栅5。
通光孔211的顶部两侧和底部两侧分别转动安装有垂向位置可调的横向调整导向滑轮23。具体的，栅尺定位主支架21上设置有在通光孔211的顶端两侧和底端两侧对称分布的横向L型杠杆结构212，横向L型杠杆结构212的自由端内活动套设有垂向设置的垂向调节螺钉26，垂向调节螺钉26的端部与栅尺定位主支架21螺纹连接，横向L型杠杆结构212的另一端通过柔性铰链结构固定连接在栅尺定位主支架21的顶面或底面上。横向调整导向滑轮23转动安装于横向L型杠杆结构212的自由端前侧面上，横向调整导向滑轮23的轴线沿水平纵向设置并与栅尺定位主支架21的前侧面垂直，四个横向调整导向滑轮23在通光孔211的外侧四角位置上、下和左、右对称分布。上、下两组横向调整导向滑轮23之间活动夹持有平行设置于指示光栅5前侧且可水平横向移动的标尺光栅6，即横向调整导向滑轮23的外圆面与标尺光栅6的顶面或底面滚动接触。四个横向调整导向滑轮23除了对标尺光栅6的水平横向移动起到导向作用外，主要是用于调整标尺光栅6在X轴上的转动自由度，这是保证在点光源的作用下两光栅交叠产生纵向莫尔条纹的重要调节手段。以标尺光栅6的右端位置调整为例，通过旋紧上部右侧的横向L型杠杆结构212上对应的垂向调节螺钉26可使该横向L型杠杆结构212的自由端在柔性铰链作用下向右下位置发生适量转动，同时旋松下部右侧的横向L型杠杆结构212上对应的垂向调节螺钉26可使该横向L型杠杆结构212的自由端在柔性铰链作用下向右下位置发生相同幅度的转动，从而右侧的两个横向调整导向滑轮23带动标尺光栅6的右端向下移动一定距离，由于标尺光栅6的左端位置未改变，因而标尺光栅6的X轴转动自由度实现调整。
优选的，为便于四个垂向调节螺钉26的旋紧或旋松操作，本实施例中，将底部两个横向L型杠杆结构212上对应的垂向调节螺钉26的螺钉头也设置在栅尺定位主支架21的顶面上，为此上部的两个横向L型杠杆结构212内以及栅尺定位主支架21位于上、下两个横向L型杠杆结构212的自由端之间的部分均开设有垂向设置的螺栓过孔，下部的横向L型杠杆结构212的自由端的底面上开设有螺纹连接孔，其与该处的垂向调节螺钉26螺纹连接，垂向调节螺钉26的上部杆端则空套设置在螺栓过孔内。
标尺光栅6（主光栅）与指示光栅5的栅线在运相对运动过程中始终保持平行，以产生纵向莫尔条纹，光栅线均垂直于标尺光栅6的运动方向，且两条光栅之间保持一定的间隙，以避免表面互相摩擦带来随动问题和造成栅线磨损。
如图7和图8所示，栅尺定位主支架21的前侧面两端均转动安装有至少一个水平纵向位置可调且与标尺光栅6后侧面滚动接触的主纵向调整导向滑轮24，栅尺定位副支架22的侧面上转动安装有与主纵向调整导向滑轮24配对设置且与标尺光栅6前侧面滚动接触的副纵向调整导向滑轮25。本实施例中，主纵向调整导向滑轮24在栅尺定位主支架21的左侧为上、下对称设置的2个，而在栅尺定位主支架21的右侧近设置一个，且右侧的单个主纵向调整导向滑轮24位于左侧两个主纵向调整导向滑轮24对称面上或附近位置。
具体的，栅尺定位主支架21的前侧面左端分别设置有上、下对称设置的主垂向L型杠杆结构213，前侧面右端设置一个主垂向L型杠杆结构213，栅尺定位主支架21的后侧壁内活动套设有水平纵向设置的主纵向调节螺钉27，主纵向调节螺钉27的端部与主垂向L型杠杆结构213的自由端螺纹连接，主垂向L型杠杆结构213的另一端通过柔性铰链结构固定连接在栅尺定位主支架21的前侧面端部上，主纵向调整导向滑轮24转动安装于主垂向L型杠杆结构213的自由端前侧面上。栅尺定位副支架22的底部开设有螺栓过孔，基座1的顶面前端两侧分别开设有沿水平纵向分布的腰型槽，套设于螺栓过孔内的锁紧螺栓副位于腰型槽内，可实现栅尺定位副支架22在水平纵向上的位置调整。栅尺定位副支架22的后侧面内设置有与主垂向L型杠杆结构213相对设置的副垂向L型杠杆结构221，栅尺定位副支架22的前侧壁内活动套设有水平纵向设置的副纵向调节螺钉28，副纵向调节螺钉28的端部与副垂向L型杠杆结构221的自由端螺纹连接，副垂向L型杠杆结构221的另一端通过柔性铰链结构固定连接在栅尺定位副支架22的后侧面端部上，副纵向调整导向滑轮25转动安装于副垂向L型杠杆结构221的自由端后侧面上。三组纵向滑轮的作用除了对标尺光栅6的水平横向移动起到导向外，主要使调整标尺光栅6的水平纵向位置，从而调节标尺光栅与指示光栅之间的间隙。两栅尺之间间隙不能太大，否则将导致纵向莫尔条纹周期急剧减小，极大影响传感器的分辨率。
以标尺光栅6的右端纵向位置调整为例，通过旋紧右侧的主垂向L型杠杆结构213上对应的主纵向调节螺钉27可使该主垂向L型杠杆结构213的自由端在柔性铰链作用下向右后侧位置发生适量转动，同时旋松右侧的副垂向L型杠杆结构221上对应的副垂向L型杠杆结构221可使该副垂向L型杠杆结构221的自由端在柔性铰链作用下向右后侧位置发生相同幅度的转动，从而右侧的主纵向调整导向滑轮24和副纵向调整导向滑轮25带动标尺光栅6的右端向后侧移动一定距离，采用相同方式同步调整标尺光栅6左端的纵向位置调整，从而可调整标尺光栅6与指示光栅5之间的间距。通过多个横向调整导向滑轮和纵向调整导向滑轮之间的相互配合，实现移光栅6在栅尺定位主支架21上的5个自由度的限制，使标尺光栅6仅可沿水平横向直线运动。
由于铰链部分是通过材料变形来进行力和位移的传递，对材料要求既柔又强（高强度和低杨氏模量），因而本实施例中，栅尺定位主支架21和栅尺定位副支架22均采用强度与杨氏模量比较高的7075铝合金材料制成。
线阵CCD3与指示光栅5平行设置且固定位于通光孔211的后侧。电荷耦合器件（CCD）图像传感器是高性能的固体成像器件，它能将光信号转化为电信号，广泛应用于图像采集和测量检测系统中，具有灵敏度高、分辨率高、动态范围大和体积小等特点，采用线阵CCD模块获取光栅莫尔条纹具有自己的特点。线阵CCD模块每一次测量可以获得整周期的光栅莫尔条纹信号，对整周期的信号进行数据处理有利于平均误差；当光栅尺非匀速移动时输出的信号应为等周期的莫尔条纹信号，有利于连续的信号处理；条纹信号直流漂移时，获得的条纹信号整体漂移，不会在一个周期内起伏波动，包含准确的相位信息。
本实施例中，线阵CCD3选用现有的线阵CCD TCD1304模块。此CCD模块共有3648个感光元，每个感光元宽度为8μm，这些感光元的总长度约为29.1mm。内触发是利用FPGA内部时钟产生的低频率脉冲做触发信号采集线阵CCD的光电信号。在基座1的后侧固定设置有与栅尺定位主支架21平行设置的线阵CCD匣子31，线阵CCD3则通过螺钉固定连接在线阵CCD匣子31的前侧面内。
一字激光器朝向标尺光栅6的前侧方固定设置，向光栅副提供点光源，光栅副形成纵向莫尔条纹。线阵CCD3对于波长在600nm到650nm之间的红光最为敏感，因此光源采用一个650nm，功率为0.5mW的红光激光器。此外，为了减少环境光对线阵CCD3的干扰，还在光路中加入了中心波长为650nm的窄带滤光片（图中未示出）。激光干涉仪8（型号为IDS3010，ATTOCUB）作为参考传感器，测量点位于固定在标尺光栅6前侧面上的一个目标板上，以记录标尺光栅6上目标板的位移输出，并与系统采用相关归一化相关算法计算所得的位移输出结果进行比对，从而进一步验证计算结果的准确性。
为此，基座1的顶面上还固定设置有位于通光孔211前侧的激光器夹头7，激光器夹头7上固定安装有上述的一字激光器和激光干涉仪8。
由于激光器夹头7内的夹持面与激光干涉仪8的探头的外表面配合要求为过盈配合（有0.02mm的过盈量），二者装配时属于过盈装配，因而为满足装配工艺以及使用要求，本实施例中，激光器夹头7采用倒Y型夹头。具体的，如图10所示，激光器夹头7的中部开设有通孔71，通孔71的底部两侧分别设置有缺口槽72，通孔71的顶部开设有贯穿激光器夹头7顶部的通槽73，通槽73将激光器夹头7的顶部均分为左、右两部分，使激光器夹头7的左、右两侧夹持部位在缺口槽72处形成柔性铰链结构。其中，激光器夹头7的顶部一侧部分内开设有螺栓过孔、顶部另一侧部分内开设有螺纹连接孔。通过旋紧或旋松设置于该螺栓过孔内的螺栓，可实现激光器夹头7夹持部位的缩紧或张开，从而实现激光干涉仪8的探头在激光器夹头7内的快速装配。
激光器夹头7的结构设计运用了柔性铰链结构，可以分散由于过盈配合时产生的应力，除此之外，由于激光干涉仪8的探头的外壳为金属，其热膨胀系数大于微晶玻璃材料的热膨胀系数，铰链的存在可以吸收金属探头由于自身热膨胀系数与微晶玻璃不一致产生的应力和应变，减少探头本身的变形；激光器夹头7内的通孔71被柔性铰链切成三个部分，如此激光干涉仪8的探头表面总共有六个点与夹持面接触，保证了激光干涉仪探头的稳定性。
如图1和图2所示，光栅位移驱动组件4包括固定设置于标尺光栅6一端外侧的位放支架41，位放支架41的侧面固定连接有菱形位移驱动放大机构42，菱形位移驱动放大机构42的内部动力输入端设置有压电致动器43，菱形位移驱动放大机构42的动力输出端与标尺光栅6的端部固定连接。除结构配置外，位移输出的驱动也会显著影响定位阶段的性能。压电致动器（PZT）因其驱动力大、纳米分辨率和快速响应等优点而被广泛用于微纳米定位。本实施例中，采用压电陶瓷作为微纳定位的致动器阶段。通过采用一个压电叠堆（型号PSt150/3.5×3.5/20L，芯明天，最大驱动电压120 V下可提供最大行程16µm）驱动一个位移放大机构进行输出位移放大来驱动标尺光栅6移动，压电叠堆的输入电压由信号发生器经过功率放大器放大之后给出。在某些情况下，PZT采用螺栓预加载机构，实现高带宽。为了实现大的工作空间和紧凑的结构尺寸，需要执行机构预加载执行放大机构并放大输出位移；然而有限的工作空间无法满足大冲程定位的要求，因而为了扩大运动行程，在PZT的外侧采用了菱形位移驱动放大机构（为现有技术），如图11所示。经过对菱形位移放大机构42进行COMSOL仿真，在其内表面添加1um侧垂向指定位移（由PZT输出），在右端面（左端面固定）输出5.7um的水平位移，位移放大倍数约5.7。
光栅位移计算系统包括与线阵CCD3通讯连接的FPGA以及与FPGA通讯连接的PC机，PC机内设置有基于MatLab软件的归一化互相关算法程序。如图12和图13所示，基于FPGA和线阵CCD3的高速图像采集系统，主要包括线阵CCD3、FPGA、USB接口电路。线阵CCD3接收光信号，线阵CCD3在FPGA的驱动脉冲控制下进行自扫描，每个像素点将进行光电转换将光信号转换为电信号，并通过移位寄存器输出。A/D转换电路在FPGA产生的采样时钟的控制下将线阵CCD3输出的模拟信号转换成相应的数字信号被FPGA采集，FPGA通过USB控制器把图像数据传入PC机。本实施例中，选用现有的Cylone I FPGA板，为CCD模块提供驱动信号，并为AD采样芯片和USB接口芯片提供控制和驱动信号。
两个不等栅距的光栅平行放置，在平行光的照射下可以产生纵向莫尔条纹，如图14所示，纵向莫尔条纹的周期计算公式为：
；
其中d1，d2分别为两个光栅的栅距。由上式可知，要想产生长周期的莫尔条纹，这两个光栅的栅距差需要非常小，这对光栅加工精度要求很高。
本发明不再基于传统的光闸莫尔条纹进行研究，而是选用两个栅距相等的光栅平行放置，即标尺光栅6的光栅周期与指示光栅5的光栅周期相同；采用一字激光器作为点光源，同样可以产生纵向莫尔条纹，且条纹周期可以灵活调整。
如图15所示，一种等栅距光栅纵向莫尔条纹形成机构，该机构包括固定设置的指示光栅、可水平横向移动的标尺光栅以及点光源，标尺光栅与指示光栅平行设置，且标尺光栅的光栅周期与指示光栅的光栅周期相同，标尺光栅和指示光栅的光栅线均垂直于标尺光栅的运动方向，点光源位于标尺光栅远离指示光栅的一侧。
在点光源的作用下，栅距为W1的标尺光栅6实际投影到栅距为W2的指示光栅5的栅距长度经过一定放大后变为W11，根据相似原理其计算公式为：
；
栅距为W2和W11的两光栅会形成纵向的莫尔条纹，标尺光栅6相对指示光栅5运动一个光栅周期的距离后，该相对移动距离经过点光源下的光栅副的放大之后，呈现的纵向莫尔条纹的条纹宽度为：
；
其中，d1为标尺光栅与指示光栅之间的间距，d2为点光源距离标尺光栅的光栅面的垂直距离；
光栅位移传感器位移分辨率表示为：
；
其中，N为一个纵向莫尔条纹周期所占据的CCD像素点数，W为一个光栅周期；
线阵CCD的整像素输出结果的每个像素宽度为b，则根据上式有以下关系：
。
当标尺光栅6的光栅周期与指示光栅5的光栅周期相同时，即W1=W2=W，则
；
光栅位移传感器位移分辨率表示为：
。
根据上式可得标尺光栅6与指示光栅5之间的间隙d1，点光源到标尺光栅6的光栅距离d2对条纹宽度的影响：若d2增大（光源位置远离光栅），则条纹周期增大，因此可以通过调整光源距离d2来增大条纹周期，提高分辨率。若增大d1，即同时减小d2，通过实验结果可知，在间隙变化很小的范围内，可近似认为条纹宽度的改变是线性的，这也表明可以通过莫尔条纹周期的大小来测量标尺光栅6在水平纵向方向上的位移。
用Zemax光学仿真软件对等栅距光栅的纵向莫尔条纹成像进行仿真。设置一对栅距均为20um的光栅，栅尺间距d1设置为30um，光源到标尺光栅的距离d2为30mm，光源采用矩形光源，设置余弦角为1，即余弦辐射体，也称为朗伯辐射体（Lambert radiator），其在不同角度的辐射强度会依余弦公式变化，角度越大强度越弱，以此来模拟一字激光器，可近似认为是点光源，仿真实验各项参数数据如表1所示；光栅后设置一个矩形探测器来接收光强，以此模拟线阵CCD，光学建模示意图如图24所示。
表1 等栅距光栅的纵向莫尔条纹成像仿真实验参数
| 物体类型 | 矩形光源 | 指示光栅 | 标尺光栅 | 矩形探测器 |
| X位置 | 0.000 | 0.000 | 0.000 | 0.000 |
| Y位置 | 0.000 | 0.000 | 0.000 | 0.000 |
| Z位置 | -20.000 | 0.000 | 0.030 | 10.000 |
| 倾斜X | 0.000 | 0.000 | 0.000 | 0.000 |
| 倾斜Y | 0.000 | 0.000 | 0.000 | 0.000 |
| 倾斜Z | 0.000 | 0.000 | 0.000 | 0.000 |
| 材料 | / | ABSORB | ABSORB | / |
| 陈列光线条数/X半宽 | 2E+04 | / | / | 25.000 |
| 分析光线条数/Y半宽 | 1E+06 | / | / | 2.500 |
| 能量(瓦特)/X像元数 | 1.000 | / | / | 200 |
| 波数/Y像元数 | 0 | / | / | 20 |
| X半宽 | 0.100 | / | / | / |
| Y半宽 | 1.000E-02 | / | / | / |
| 余弦指数 | 0.100 | 0 | 0 | / |
让标尺光栅以5um为步长相对于指示光栅进行平行移动，查看纵向莫尔条纹的移动情况。计算结果如图25所示，光栅移动一个栅距的长度，对应的莫尔条纹也移动一个周期。
成像阵列的线阵CCD3接收到被纵向莫尔条纹调制后的光斑信号后，输出的电压信号通过USB接口传输至PC机，在PC机中通过Matlab读取相关数据进行处理分析，采用归一化互相关算法进行实时的位移计算。
线阵CCD3输出的图像信号传入PC机后，在PC机上通过MatLab运用归一化互相关（NCC）算法计算线阵CCD3每相邻两帧的移动像素数，通过移动像素数的不断累加得到光栅的位移值。互相关函数常用于信号处理、图像处理和模式识别等领域。在图像处理中，互相关函数可以用于目标检测和跟踪；在语音识别中，互相关函数可以用于声音信号的匹配。根据相关定义，协方差提供了两组数字（或时间序列）之间相关性强度的度量。协方差的一个严重缺陷是它依赖于被比较的两个序列的振幅。线阵CCD3的输出信号受到线阵CCD3自身的噪声、光源不稳定的影响，会有一些幅值上的波动。而采用协方差的归一化形式，即归一化互相关（NCC）的主要优点是它对两个比较信号中信号幅度的线性变化不太敏感，可以大大减小信号幅值线性波动带来的影响。且相关系数被限制在[-1，1]的范围内，检测阈值的设置比互相关容易得多。
根据已知，两组一维信号（变量）X和Y之间的皮尔逊相关系数计算公式为：
；
如图16所示，一种应用于光栅传感器的归一化互相关亚像素配准算法，包括以下步骤：
S1、平行放置的光栅副在适当的光源下产生纵向的莫尔条纹，线阵CCD接收纵向莫尔条纹的光信号，光信号经处理转换为数字信号后传送至PC机；
S2、PC机运行归一化互相关算法程序，对采集的数据进行处理，获得光栅位移传感器的输出位移；
具体步骤为：
S2.1、从线阵CCD输出的两帧具有n个离散点的离散时间序列f=[f0，f1，……，fn-1]，g=[g0，g1，……，gn-1]中提取的长度均为m的相同连续数据点的两个子集时间序列fi=[fp，fp+1，……，fp+m-1]，gi=[gq，gq+1，……，gq+m-1]；
S2.2、归一化互相关算法定义为：
；
其中，p，q，m均为正整数，且p，q∈[0，n-m+1]，m∈[2，n]，，/>表示线阵CCD输出的两组离散序列，/>，/>；
S2.3、将两个子集时间序列的数据代入归一化互相关算法进行计算。
采用上述的装置和归一化互相关算法进行测试实验。给压电致动器43施加40V、0.2Hz的三角波电压，经过菱形位移放大机构42输出位移，推动标尺光栅6移动。此过程中用激光干涉仪8记录标尺光栅6上目标板的位移，与经归一化互相关算法计算的位移输出结果进行比对，如图17所示。其中，一条曲线为激光干涉仪输出的位移，另一条曲线为光栅传感器输出位移，由结果可以看出两者的一致性吻合得较好。
改变光源距离光栅的位置，进行多组实验，图18所示为光源距离光栅较近的测试结果，一个周期内激光干涉仪测得的位移为28635nm，光栅传感器对应的移动像素数为3137，每个像素点对应的位移为9.13nm。图19为增大距离之后的测试结果，一个周期内激光干涉仪测得的位移为28589nm，光栅传感器对应的移动像素数为3332，每个像素点对应的位移为8.58nm。
光栅传感器分辨率测试：
给压电致动器43施加1.6V的阶梯波电压，每个阶梯增压幅度为0.23V。
如图20和图21所示，光栅传感器能够感应到微小位移的变化，可以输出整像素点跳动的台阶，一个像素对应的位移分辨率约为11.9nm。但是，可以看到，在很多位置光栅传感器的输出台阶数是少于激光干涉仪测出的台阶数的。这是因为受限于线阵CCD的像素数和像素密度，整像素的细分只能达到这样的效果，采用样条插值的方式对线阵CCD每条线的整像素输出结果进行亚像素插值细分，然后再经归一化互相关算法作相关计算，结果如图22所示。可见，进行亚像素插值以后，一个周期内光栅传感器能够反映的台阶数增多了，基本上与激光干涉仪的测试结果同步，实现亚像素的分辨率。如图23所示，根据现有测试结果，光栅传感器可实现的分辨率至少为8.6nm。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (7)
1.一种基于莫尔条纹相关计算的光栅位移传感器调试方法，其特征在于：该光栅位移传感器包括光栅调节定位装置、一字激光器、激光干涉仪、线阵CCD、光栅位移驱动组件以及光栅位移计算系统；
所述光栅调节定位装置内固定设置有指示光栅，并活动设置有与指示光栅平行设置且可水平横向移动的标尺光栅，标尺光栅和指示光栅形成光栅副；
所述光栅位移驱动组件的动力输出端与标尺光栅的端部固定连接，用于驱动标尺光栅进行水平横向移动；
所述一字激光器向光栅副提供点光源，光栅副形成纵向莫尔条纹；
所述激光干涉仪检测标尺光栅的位移得到参考位移输出；
所述光栅位移计算系统包括与线阵CCD通讯连接的FPGA以及与FPGA通讯连接的PC机，所述PC机内设置有基于MatLab软件的归一化互相关算法程序；
所述线阵CCD接收纵向莫尔条纹的光信号，光信号经转换处理后经归一化互相关算法程序计算得到光栅位移传感器的输出位移；
该调试方法包括以下步骤：
S1、调整标尺光栅的水平位姿，使标尺光栅和指示光栅的光栅线均垂直于标尺光栅的水平移动方向，调整标尺光栅与指示光栅之间的平行间距；
S2、对光栅位移驱动组件施加预设波形的驱动电压，光栅位移驱动组件工作驱动标尺光栅相对指示光栅水平移动；
S3、一字激光器向标尺光栅表面提供点光源，点光源经相对移动的光栅副形成纵向莫尔条纹；
S4、线阵CCD接收纵向莫尔条纹的光信号，并经FPGA转化为数字信号并传送至PC机；
S5、PC机运行归一化互相关算法程序，对采集的数据进行处理，获得光栅位移传感器的位移输出；
S6、激光干涉仪检测标尺光栅的参考位移输出；
S7、对激光干涉仪向获得的参考位移输出与计算所得光栅位移传感器的输出位移进行比较分析；
S8、重复步骤S1至步骤S7，通过改变光栅与光源之间的平行间距，获得光栅传感器对应于光源在不同位置的分辨率以及光栅传感器的最佳分辨率。
2.根据权利要求1所述的一种基于莫尔条纹相关计算的光栅位移传感器调试方法，其特征在于：从两组具有n个离散点的离散时间序列中提取的长度均为m的相同连续数据点的两个子集时间序列，所述归一化互相关算法定义为：
；
其中，p，q，m均为正整数，且p，q∈[0，n-m+1]，m∈[2，n]，，/>表示线阵CCD输出的两组离散序列，/>，/>。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于莫尔条纹相关计算的光栅位移传感器调试方法，其特征在于：在步骤S5中，在进行归一化互相关算法作相关计算前，先采用插值的方式对CCD每条线的整像素输出结果进行亚像素插值细分。
4.根据权利要求3所述的一种基于莫尔条纹相关计算的光栅位移传感器调试方法，其特征在于：对CCD每条线的整像素输出结果进行亚像素插值细分采用的插值方式为样条插值。
5.根据权利要求1或2所述的一种基于莫尔条纹相关计算的光栅位移传感器调试方法，其特征在于：施加在光栅位移驱动组件上的驱动电压为三角波电压或阶梯波电压。
6.根据权利要求1或2所述的一种基于莫尔条纹相关计算的光栅位移传感器调试方法，其特征在于：在点光源的作用下，栅距为W1的标尺光栅实际投影到栅距为W2的指示光栅的栅距长度经过一定放大后变为W11，其计算公式为：
；
栅距为W2和W11的两光栅会形成纵向的莫尔条纹，标尺光栅相对指示光栅运动一个光栅周期的距离后，该相对移动距离经过点光源下的光栅副的放大之后，呈现的纵向莫尔条纹的条纹宽度为：
；
其中，d1为标尺光栅与指示光栅之间的间距，d2为点光源距离标尺光栅的光栅面的垂直距离；
光栅位移传感器位移分辨率表示为：
；
其中，N为一个纵向莫尔条纹周期所占据的CCD像素点数，W为一个光栅周期；
线阵CCD的整像素输出结果的每个像素宽度为b，则根据上式有以下关系：
。
7.根据权利要求6所述的一种基于莫尔条纹相关计算的光栅位移传感器调试方法，其特征在于：所述标尺光栅的光栅周期与指示光栅的光栅周期相同，即W1=W2=W，则
；
光栅位移传感器位移分辨率表示为：
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410237357.5A CN117804349B (zh) | 2024-03-01 | 2024-03-01 | 一种基于莫尔条纹相关计算的光栅位移传感器调试方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410237357.5A CN117804349B (zh) | 2024-03-01 | 2024-03-01 | 一种基于莫尔条纹相关计算的光栅位移传感器调试方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117804349A CN117804349A (zh) | 2024-04-02 |
| CN117804349B true CN117804349B (zh) | 2024-04-30 |
Family
ID=90432372
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202410237357.5A Active CN117804349B (zh) | 2024-03-01 | 2024-03-01 | 一种基于莫尔条纹相关计算的光栅位移传感器调试方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117804349B (zh) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2152803A1 (de) * | 1970-10-23 | 1972-04-27 | Bendix Corp | Meßgerät zur Bestimmung der gegenseitigen Verlagerung relativ zueinander bewegbarer Körper |
| JP2000019316A (ja) * | 1998-07-07 | 2000-01-21 | Fujitsu Ltd | 回折格子の周期測定方法 |
| CN101403608A (zh) * | 2008-11-13 | 2009-04-08 | 哈尔滨工程大学 | 工件表面形貌精密测量装置及测量方法 |
| JP2009264852A (ja) * | 2008-04-23 | 2009-11-12 | Wakayama Univ | 格子画像の位相解析方法およびそれを用いた物体の変位測定方法ならびに物体の形状測定方法 |
| TW201510487A (zh) * | 2013-09-02 | 2015-03-16 | Univ Feng Chia | 光編碼器組裝與評估之自動光學檢測裝置及其方法 |
| CN107121095A (zh) * | 2017-06-08 | 2017-09-01 | 杭州电子科技大学 | 一种精确测量超大曲率半径的方法及装置 |
| CN111121637A (zh) * | 2019-11-19 | 2020-05-08 | 广东工业大学 | 一种基于像素编码的光栅位移检测方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017149687A1 (ja) * | 2016-03-02 | 2017-09-08 | 株式会社日立製作所 | 撮像装置 |
-
2024
- 2024-03-01 CN CN202410237357.5A patent/CN117804349B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2152803A1 (de) * | 1970-10-23 | 1972-04-27 | Bendix Corp | Meßgerät zur Bestimmung der gegenseitigen Verlagerung relativ zueinander bewegbarer Körper |
| JP2000019316A (ja) * | 1998-07-07 | 2000-01-21 | Fujitsu Ltd | 回折格子の周期測定方法 |
| JP2009264852A (ja) * | 2008-04-23 | 2009-11-12 | Wakayama Univ | 格子画像の位相解析方法およびそれを用いた物体の変位測定方法ならびに物体の形状測定方法 |
| CN101403608A (zh) * | 2008-11-13 | 2009-04-08 | 哈尔滨工程大学 | 工件表面形貌精密测量装置及测量方法 |
| TW201510487A (zh) * | 2013-09-02 | 2015-03-16 | Univ Feng Chia | 光編碼器組裝與評估之自動光學檢測裝置及其方法 |
| CN107121095A (zh) * | 2017-06-08 | 2017-09-01 | 杭州电子科技大学 | 一种精确测量超大曲率半径的方法及装置 |
| CN111121637A (zh) * | 2019-11-19 | 2020-05-08 | 广东工业大学 | 一种基于像素编码的光栅位移检测方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 光栅信号电阻链高倍细分法的误差校正的研究;张兴华;王克逸;;电子测量技术;20080715(第07期);全文 * |
| 基于泰伯-莫尔条纹的激光波前曲率半径测量;陈好;张浩;樊红英;蒋泽伟;贾静;胡绍云;孟庆安;;激光技术;20170531(第02期);全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117804349A (zh) | 2024-04-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110815147B (zh) | 一种由压电陶瓷驱动的微位移平台 | |
| Yu et al. | A survey on the grating based optical position encoder | |
| US5390424A (en) | Analogue probe | |
| KR20010101262A (ko) | 위치 센서 및 광 복호기용 회로 | |
| Zhang et al. | Absolute capacitive grating displacement measuring system with both high-precision and long-range | |
| CN111735393B (zh) | 一种同步在位测量导轨线位移与直线度的装置及方法 | |
| CN108680093A (zh) | 一种光学调焦机构中调焦距离测量装置及测量方法 | |
| CN102435362B (zh) | 基于柔性平行四边形机构的两级力分辨率的力传感器 | |
| Kim et al. | Design methods for six-degree-of-freedom displacement measurement systems using cooperative targets | |
| CN107990859A (zh) | 一种微位移传感器标定装置及其应用 | |
| CN117804349B (zh) | 一种基于莫尔条纹相关计算的光栅位移传感器调试方法 | |
| CN117804348B (zh) | 一种基于纵向莫尔条纹相关计算的光栅位移传感器 | |
| US3840301A (en) | Apparatus and method for analyzing surface contour | |
| Chen et al. | A digital image correlation-aided sampling Moiré method for high-accurate in-plane displacement measurements | |
| Liu et al. | An accelerometer with integrative intensity-modulated optical encoder and patterned leaf spring for low-frequency vibration monitoring | |
| CN103557790B (zh) | 光栅影像复合自动测量方法 | |
| CN100422688C (zh) | 基于垂直位移扫描的接触式表面形貌测量方法及测量仪 | |
| US3884581A (en) | Diffractographic and other sensors utilizing diffraction waves | |
| Cheng et al. | A 3-DoF motion error measurement system based on film interferometry | |
| Peng et al. | Planar Two-Dimensional Capacitive Displacement Sensor Based on Time Grating | |
| CN107342706B (zh) | 一种压电驱动器响应滞后特性辨识装置与方法 | |
| ITFI20080223A1 (it) | Dispositivo e procedimento per la rilevazione o la generazione di una curvatura | |
| CN206311066U (zh) | 一种多码道光栅尺及测量设备 | |
| RU2307321C2 (ru) | Координатно-измерительная машина (ким) | |
| RU2197713C2 (ru) | Датчик линейных перемещений |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |