面向高动态纳米测量的光栅莫尔条纹信号误差机理及实时补偿研究

基本信息
批准号:51405097
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:刘杨
学科分类:
依托单位:哈尔滨工业大学
批准年份:2014
结题年份:2017
起止时间:2015-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:陈兴林,杨宏兴,刘川,姜晓明,王斌,张旭,贾友亮
关键词:
误差补偿系统辨识纳米测量动态特性莫尔条纹信号
结项摘要

In this project, the dynamic characteristics and error mechanism of optical grating moiré fringe signal in measurement will be analyzed for the first time, on the basis of which the real-time compensation theory of moiré fringe signal suitable for high magnification electronic subdivision will be investigated. First, data-driven model identification will be employed to establish the dynamic model of moiré fringe signal and reveal the error mechanism, providing a theoretical basis for using model inversion method to reduce signal nonlinear distortion induced by optoelectronic receiving system and sampling noise. Then, in consideration of the features of moiré fringe signal in dynamic measurement, a correlation function method based on varying sampling rate is proposed to detect the phase difference of frequency-varying signal for its orthogonal deviation compensation. And a fundamental component extraction method combining instant frequency estimation and modified empirical mode decomposition is presented to compensate the sinusoidal deviation of the signal. Using these methods, the signal attenuation and distortion induced by the grating optoelectronic receiving system can be eliminated, so that the quality of the moiré fringe signal in highly dynamic measurement can meet the requirement for 10000 times electronic subdivision to implement nano-precision measurement. This project will provide a theoretical basis for achieving nano-precision in highly dynamic measurement and offer a new idea for the measurement in the future ultra-precision manufacturing equipments.

本项目首次分析光栅莫尔条纹信号在测量过程中的动态特性,对莫尔条纹测量的误差机理进行研究,在此基础上探究适用于高倍电子学细分的莫尔条纹信号实时补偿理论。项目首先运用数据驱动的模型辨识方法建立莫尔条纹信号的动态模型,揭示动态信号的误差机理,为采用模型求逆法消除光电接收系统和采样噪声引入的信号非线性畸变提供理论基础;其次,针对莫尔条纹信号在动态测量过程中的特点,提出基于变采样率的相关函数法检测变频信号的相位差,用来补偿信号的正交偏差;提出基于瞬时频率估计和改进经验模态分解法相结合的基波提取方法,用来补偿信号的正弦偏差。应用上述方法可消除高速测量时光栅光电接收系统引入的信号衰减和畸变,使莫尔条纹的信号质量在高动态测量时满足10000倍电子学细分的要求,进而实现纳米精度的位置测量。本研究可为光栅在高动态测量中实现纳米级精度提供理论支持,为未来超精密加工设备的测量提供一个新的研究思路。

项目摘要

莫尔条纹信号的质量是影响光栅测量分辨率的关键因素。受光电接收系统带宽和采样电路噪声的影响,在动态测量过程中莫尔条纹信号的正交性和谐波成分会发生恶化,引入细分误差。本项目对莫尔条纹测量的误差机理进行了分析,研究了用于高倍电子学细分的莫尔条纹信号补偿理论。首先,建立了莫尔条纹信号的数学模型,提出了模型构建和系数估计的方法。然后,基于变采样率的相关函数法对莫尔条纹信号的正交偏差进行测量,解决了正交性补偿问题。最后,针对莫尔条纹信号的谐波污染问题,提出了基于改进经验模态分解的基波提取方法,解决了正弦性补偿问题。本项目还初步探索了基于参数估计的正交性和正弦性补偿方法。相关仿真与实验验证了上述方法的可行性和有效性。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

DOI:10.7498/aps.67.20171903
发表时间:2018
2

基于分形L系统的水稻根系建模方法研究

基于分形L系统的水稻根系建模方法研究

DOI:10.13836/j.jjau.2020047
发表时间:2020
3

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

DOI:10.17521/cjpe.2019.0351
发表时间:2020
4

拥堵路网交通流均衡分配模型

拥堵路网交通流均衡分配模型

DOI:10.11918/j.issn.0367-6234.201804030
发表时间:2019
5

内点最大化与冗余点控制的小型无人机遥感图像配准

内点最大化与冗余点控制的小型无人机遥感图像配准

DOI:10.11834/jrs.20209060
发表时间:2020

刘杨的其他基金

批准号:21503247
批准年份:2015
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81370047
批准年份:2013
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:81772235
批准年份:2017
资助金额:53.00
项目类别:面上项目
批准号:U1531126
批准年份:2015
资助金额:46.00
项目类别:联合基金项目
批准号:11873021
批准年份:2018
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:81000753
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81301801
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31301770
批准年份:2013
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21908142
批准年份:2019
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61602038
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21476135
批准年份:2014
资助金额:86.00
项目类别:面上项目
批准号:51708542
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51904326
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61702139
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61104147
批准年份:2011
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31301260
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31471833
批准年份:2014
资助金额:85.00
项目类别:面上项目
批准号:71863032
批准年份:2018
资助金额:30.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:31672095
批准年份:2016
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:51874090
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:81202392
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31201578
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21006062
批准年份:2010
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11804313
批准年份:2018
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51008160
批准年份:2010
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61473015
批准年份:2014
资助金额:76.00
项目类别:面上项目
批准号:81872248
批准年份:2018
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:81801851
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81900814
批准年份:2019
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31700430
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51001021
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21203041
批准年份:2012
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51875093
批准年份:2018
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:61771030
批准年份:2017
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:51571052
批准年份:2015
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:51105065
批准年份:2011
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81202295
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81571524
批准年份:2015
资助金额:54.00
项目类别:面上项目
批准号:31871567
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:61301087
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

基于无衍射光莫尔条纹大行程工作台运动误差测量方法研究

批准号:51405143
批准年份:2014
负责人:吕清花
学科分类:E0511
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
2

圆光栅的高质量莫尔条纹光电信号系统的研究

批准号:68878013
批准年份:1988
负责人:朱应时
学科分类:F05
资助金额:5.00
项目类别:面上项目
3

基于彩色莫尔条纹的三维轮廓动态测量技术基础研究

批准号:50675174
批准年份:2006
负责人:李兵
学科分类:E0511
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
4

机器人柔性测量平台的误差实时补偿方法与技术

批准号:50805105
批准年份:2008
负责人:刘常杰
学科分类:E0511
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目