本文關(guān)鍵詞：基于雙光柵尺的高速高精度跨尺度位移測量方法的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 微納米測量技術(shù)在微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)裝配與集成、集成電路(IC)制造與封裝、超精密加工等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用,并朝著高速、高精度方向發(fā)展。光柵尺具有精度高、抗干擾能力強(qiáng)、壽命長等優(yōu)點(diǎn),成為微納米位移測量的主要工具,但由于受光路結(jié)構(gòu)及信號檢測電路掃描頻率等因素的限制,單個光柵尺測量的最大允許移動速度與其測量步距成反比。針對高速高精度定位系統(tǒng)的運(yùn)動特性及光柵尺測量高速位移時難以實(shí)現(xiàn)高分辨力的問題,本文提出了適合高速且實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)末端點(diǎn)高分辨力位移測量的新方法─基于雙光柵尺雙重計數(shù)、切換與合成的跨尺度位移測量方法。 在分析光柵線性位移測量原理、光柵尺的測量誤差尤其是細(xì)分誤差的基礎(chǔ)上,本文重點(diǎn)研究雙光柵尺切換與合成的原理,建立了基于雙光柵尺高速高精度位移測量的設(shè)計準(zhǔn)則,根據(jù)設(shè)計準(zhǔn)則設(shè)計了切換基準(zhǔn)拾取方法以及快速切換與合成方法,分析了雙光柵計數(shù)值切換合成的誤差。針對光柵尺的電子細(xì)分信號具有細(xì)分誤差的特性,本文提出了對莫爾條紋信號不細(xì)分的方法以提高雙光柵尺信號切換合成值的精度。 經(jīng)過對雙光柵計數(shù)切換基準(zhǔn)、切換與合成特征和規(guī)律的探討,本文設(shè)計了實(shí)現(xiàn)雙光柵尺雙重測量、計數(shù)值切換合成法的硬件電路,主要通過可編程芯片F(xiàn)PGA,設(shè)計了雙光柵尺信號處理的各電路模塊,如雙光柵尺信號四倍頻辨向模塊、速度判斷模塊、切換模塊、計數(shù)值合成處理模塊。并將FPGA模塊電路、雙光柵尺信號接收電路與外部接口電路集成為自行設(shè)計的雙光柵尺信號處理卡。 最后搭建了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),對本測量原理與方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。通過對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的處理和分析,驗(yàn)證了雙光柵尺雙重計數(shù)、計數(shù)值切換合成的可行性和有效性。在實(shí)驗(yàn)中總結(jié)了一些經(jīng)驗(yàn),為本方法的進(jìn)一步研究及應(yīng)用打下了良好基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：雙光柵尺 高速高精度 位移測量 切換合成 FPGA
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類號】：TH703
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 課題來源及研究的目的和意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究狀況和進(jìn)展10-14
• 1.2.1 光柵尺測量的發(fā)展?fàn)顩r10-12
• 1.2.2 光柵尺高速高精度測量的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容14-16
• 第2章 雙光柵尺高速高精度測量的分析與設(shè)計16-35
• 2.1 引言16
• 2.2 光柵尺莫爾條紋位移測量原理16-20
• 2.2.1 光柵尺掃描測量原理17
• 2.2.2 莫爾條紋特征17-19
• 2.2.3 莫爾條紋信號感應(yīng)器件19-20
• 2.2.4 莫爾條紋信號的輸出20
• 2.3 雙光柵尺高速高精度跨尺度測量方法的設(shè)計20-25
• 2.3.1 光柵尺測量允許速度與分辨力的關(guān)系20-21
• 2.3.2 雙光柵尺高速高精度測量方法原理21-23
• 2.3.3 雙光柵尺高速高精度測量的設(shè)計準(zhǔn)則23-24
• 2.3.4 雙光柵尺高速高精度測量的實(shí)現(xiàn)方法24-25
• 2.4 雙光柵尺信號切換與合成誤差分析25-34
• 2.4.1 雙光柵尺信號切換基準(zhǔn)的誤差分析26-32
• 2.4.2 雙光柵尺信號切換時延誤差分析32-34
• 2.5 本章小結(jié)34-35
• 第3章 雙光柵尺信號的高精度切換基準(zhǔn)設(shè)計35-41
• 3.1 引言35
• 3.2 雙光柵尺信號高精度切換基準(zhǔn)設(shè)計方法35-36
• 3.3 切換基準(zhǔn)信號的拾取電路設(shè)計36-40
• 3.4 本章小結(jié)40-41
• 第4章 雙光柵尺信號的切換合成電路設(shè)計41-55
• 4.1 引言41
• 4.2 FPGA芯片的軟件開發(fā)流程41-42
• 4.3 FPGA功能模塊電路設(shè)計42-54
• 4.3.1 四倍頻、辨向、計數(shù)模塊43-47
• 4.3.2 速度判斷模塊47-49
• 4.3.3 雙光柵尺計數(shù)脈沖切換模塊49-50
• 4.3.4 雙光柵尺計數(shù)值合成模塊50-54
• 4.4 信號輸出接口54
• 4.5 本章小結(jié)54-55
• 第5章 實(shí)驗(yàn)研究55-65
• 5.1 引言55
• 5.2 雙光柵尺信號處理電路校驗(yàn)實(shí)驗(yàn)55-59
• 5.2.1 雙光柵尺信號切換時延誤差校驗(yàn)實(shí)驗(yàn)56-58
• 5.2.2 雙光柵尺信號切換合成值校驗(yàn)實(shí)驗(yàn)58-59
• 5.3 雙光柵尺信號切換基準(zhǔn)的精度實(shí)驗(yàn)59-60
• 5.4 雙光柵尺跨尺度測量系統(tǒng)的精度實(shí)驗(yàn)60-62
• 5.5 雙光柵尺跨尺度測量的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)62-64
• 5.6 本章小結(jié)64-65
• 結(jié)論65-66
• 參考文獻(xiàn)66-70
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文70-71
• 哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明71
• 哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文使用授權(quán)書71
• 哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位涉密論文管理71-72
• 致謝72

【引證文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 賈鑫浩;谷玉海;高錦宏;;精密離心機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)設(shè)計[J];儀表技術(shù)與傳感器;2012年08期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 節(jié)德剛;宏/微驅(qū)動高速高精度定位系統(tǒng)的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2006年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 廉孟冬;基于激光角度傳感器和平面光柵的二維微位移直接解耦測量技術(shù)[D];浙江大學(xué);2011年

2 方菲;宏微雙驅(qū)動高精度二維運(yùn)動平臺的實(shí)現(xiàn)[D];浙江大學(xué);2012年

3 孟凡波;基于FPGA的光柵數(shù)顯裝置的研究與設(shè)計[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2012年

4 鄭澤浩;不同結(jié)構(gòu)的電控雙折射無刻痕光柵研究[D];汕頭大學(xué);2010年

5 江長青;角鋼沖孔尺寸檢測技術(shù)研究[D];長春理工大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：基于雙光柵尺的高速高精度跨尺度位移測量方法的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：263735