【摘要】：激光因?yàn)榫哂幸幌盗酗@著的特性優(yōu)勢(shì)被應(yīng)用于眾多精密機(jī)械行業(yè),包括精密制造、精密測(cè)量等,但是在激光應(yīng)用的實(shí)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(zhǎng)距離的測(cè)量中空氣擾動(dòng)干擾會(huì)造成激光束抖動(dòng)現(xiàn)象,是造成測(cè)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(cè)量穩(wěn)定性�；诩す馐秳�(dòng)的隨機(jī)性特點(diǎn),本文首先采用時(shí)間序列分析方法,設(shè)計(jì)了ARMA濾波器對(duì)激光束抖動(dòng)進(jìn)行主動(dòng)濾除,其次利用PZT微位移執(zhí)行器設(shè)計(jì)了一套光程終端反饋測(cè)量方法,對(duì)激光束抖動(dòng)誤差進(jìn)行被動(dòng)控制補(bǔ)償,最終通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證測(cè)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(dòng)的產(chǎn)生原因以及抖動(dòng)引起的誤差形式,其中重點(diǎn)研究了大氣湍流這一影響因素,并結(jié)合四象限探測(cè)器的檢測(cè)原理研究了對(duì)激光束角漂的分離檢測(cè),在實(shí)現(xiàn)了四自由度誤差測(cè)量的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一種新的帶反饋測(cè)量方法。然后,根據(jù)激光束抖動(dòng)的隨機(jī)性特點(diǎn),本文利用時(shí)間序列分析方法對(duì)激光測(cè)量的漂移數(shù)據(jù)進(jìn)行了相關(guān)分析,在建立一般理論的ARMA模型基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)推導(dǎo)設(shè)計(jì)了ARMA濾波器,其次編寫相應(yīng)的MATLAB程序?qū)σ延械募す馄茢?shù)據(jù)進(jìn)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(cè)量平臺(tái)進(jìn)行實(shí)時(shí)濾波實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明ARMA濾波器可減小激光測(cè)量大約20%的測(cè)量不確定度。最后,基于四自由度測(cè)量原理以及利用PZT反饋執(zhí)行器,搭建了長(zhǎng)達(dá)4m的光程終端反饋測(cè)量光路,為了驗(yàn)證反饋效果,在整個(gè)光程的0.5m、1.0m、1.5m、2.0m、2.5m、3.0m、3.5m處分別進(jìn)行了大量驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。在最終的實(shí)驗(yàn)結(jié)果中,由于漂移數(shù)據(jù)存在不等的趨勢(shì)性漂移,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了趨勢(shì)性去除措施后分別計(jì)算了數(shù)據(jù)的不確定度,結(jié)果表明,通過(guò)反饋補(bǔ)償誤差可在很大程度上減小激光測(cè)量的不確定度。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN24

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本文編號(hào)：2780506