發(fā)布時間：2020-08-04 11:42

【摘要】：激光因為具有一系列顯著的特性優(yōu)勢被應用于眾多精密機械行業(yè),包括精密制造、精密測量等,但是在激光應用的實際處理中仍然存在很多干擾因素使其精度受到限制。其干擾因素主要有激光器的內(nèi)部構(gòu)造熱變形影響、空氣折射率變化影響、大氣湍流干擾等。在較長距離的測量中空氣擾動干擾會造成激光束抖動現(xiàn)象,是造成測量不確定度大的主要原因,本文研究目的即為提升激光精密測量穩(wěn)定性。基于激光束抖動的隨機性特點,本文首先采用時間序列分析方法,設計了ARMA濾波器對激光束抖動進行主動濾除,其次利用PZT微位移執(zhí)行器設計了一套光程終端反饋測量方法,對激光束抖動誤差進行被動控制補償,最終通過實驗驗證測量結(jié)果的穩(wěn)定性在很大程度上得到了提高。本文首先分析了激光束抖動的產(chǎn)生原因以及抖動引起的誤差形式,其中重點研究了大氣湍流這一影響因素,并結(jié)合四象限探測器的檢測原理研究了對激光束角漂的分離檢測,在實現(xiàn)了四自由度誤差測量的基礎上設計了一種新的帶反饋測量方法。然后,根據(jù)激光束抖動的隨機性特點,本文利用時間序列分析方法對激光測量的漂移數(shù)據(jù)進行了相關(guān)分析,在建立一般理論的ARMA模型基礎上經(jīng)過數(shù)學推導設計了ARMA濾波器,其次編寫相應的MATLAB程序?qū)σ延械募す馄茢?shù)據(jù)進行了濾波仿真,仿真結(jié)果顯示了很好地抑制效果。后又搭建了激光直線度測量平臺進行實時濾波實驗,實驗結(jié)果表明ARMA濾波器可減小激光測量大約20%的測量不確定度。最后,基于四自由度測量原理以及利用PZT反饋執(zhí)行器,搭建了長達4m的光程終端反饋測量光路,為了驗證反饋效果,在整個光程的0.5m、1.0m、1.5m、2.0m、2.5m、3.0m、3.5m處分別進行了大量驗證實驗。在最終的實驗結(jié)果中,由于漂移數(shù)據(jù)存在不等的趨勢性漂移,對數(shù)據(jù)進行了趨勢性去除措施后分別計算了數(shù)據(jù)的不確定度,結(jié)果表明,通過反饋補償誤差可在很大程度上減小激光測量的不確定度。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN24

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本文編號：2780506