码盘偏心对叠栅条纹信号相位影响的理论分析

增量式光学编码器根据径向辐射光栅产生的叠栅条纹进行角度测量，两光栅码盘轴之间及其与系统转动轴之间的偏心和晃动，影响着编码器读头输出的叠栅条纹信号的相位，这给角度测量带来了一定的系统误差。根据光栅码盘产生叠栅条纹的基本理论，在改进计量光栅码盘理论模型的基础上，推导出码盘偏心情况下码盘读头输出的叠栅条纹信号相位的理论公式，对码盘偏心给叠栅条纹信号相位带来的偏差、增量式光学编码器光学设计原理及消除此由此带来的系统误差的技术原理进行了分析与讨论。     

锥形光栅衍射特性分析

针对光学绝对式编码器的分辨率和尺寸之间的矛盾,自行设计了一种锥形光栅进行高位细分.以夫琅和费衍射理论为基础,分析了锥形光栅的光学衍射特性,初步推导了利用锥形光栅实现光学细分的基本原理,并通过实验验证了上述的理论分析结果.     

柱面光栅角度分度系统精密轴系的设计

设计分析了柱面光栅精密角度分度系统中的主轴轴系,阐述了角度分度系统中双轴轴系的设计原理及结构组成,给出了相应的双轴零位对准方法及主轴角度分度测量方法。轴系经安装调试后,得到了当主轴转动一个周期时柱面光栅角度分度实验数据输出曲线。实验结果表明,该轴系达到了所要求的测角精度和分辨率。     

码盘偏心对叠栅条纹信号相位的影响

根据两计量光栅产生叠栅条纹的几何光学基本理论,在改进计量光栅码盘理论模型的基础上,推导出码盘偏心情况下读头输出的叠栅条纹信号相位的理论公式,对码盘偏心给叠栅条纹信号相位带来的偏差进行了分析与讨论.     

增量式轴角编码器的电子细分及零位处理

使用单片机对增量式光电轴角编码器产生的叠栅条纹信号进行计数和电子细分,便可将轴的机械转动模拟量转换成数字量;加上固定参考零位后,可使编码器具有"记忆"功能,因此对如何解决零位技术问题做了详细分析说明,并给出了实际解决方案.     

绝对零位光栅参数的确定和编码的技术指标

本文首次提出了光栅副的有效通光域的概念及有效通光域的测量方法。对编码的技术指标补加了绝对有效通光面积和相对有效通光面积两个量,并阐明了相对有效通光面积较之其它指标更能综合地反映编码的设计质量。对多零位信号的出现和避免也进行了讨论。     

新型椭球形窗口零位检测技术研究

椭球形窗口的检测技术严重阻碍其成功应用。首先简要介绍了目前普遍使用的非球面检测技术,并针对椭球形窗口大倾斜、大偏心、深非球面的特点,基于零位补偿检测法原理,设计了一种适合椭球形窗口检测的改进型Offner零位补偿检测系统。检测系统包括补偿镜、场镜和标准球面参考镜,检测系统工作原理为:干涉仪出射平行光线通过补偿镜及场镜产生修正波前,通过椭球形窗口照射到标准球面反射镜,并按原光路返回与参考光线干涉,其干涉结果显示出椭球形窗口的面形偏差。实现了对椭球形窗口的高精度全口径一次检测并给出了完整的设计结果。检测了长径比为1.0,口径为110mm的椭球形窗口,其波前残余波像差均方根值为0.0052λ。设计结果为实际使用提供了一定的参考。     

绝对编码光栅的相位细分及其在位移测量中的应用

提出通过光栅条纹相位的精密测量,获取光栅高精度位移信息的方法。具体方法是对光栅图像采用多码道设计,用CCD二维图像传感器获取测量段光栅图像多码道信息。对最低码道图形的周期函数序列进行傅里叶变换、基频滤波和逆傅里叶变换获得光栅截断相位分布,其余码道信息提供相位展开的级次,以此获得测量段光栅的绝对相位分布。用光刻的手段制作了实用的绝对编码光栅,基元码道的尺寸是:27.36μm用于明条纹,27.36μm用于暗条纹,最小基元码道空间周期为54.72μm,光栅长度为14008.32μm。在步长近似3μm的位移测试中,与比对的标准仪器记录值比较,标准偏差为0.2057μm,精度在亚微米量级。重复性实验表明,位置测试的稳定性为0.09μm(标准差),得到600倍以上细分的分辨力。     

用光栅的正负一级能量之比测量光栅参数的可行性研究

提出了一种利用光栅透射光谱的正负一级能量之比,通过结合正单纯形优化算法反演衍射光栅参数的新方法。在理想光栅(以正弦面型光栅为例)透射光谱曲线上叠加高斯噪声模拟了实验测量曲线;通过结合正单纯形优化算法进行模拟反演得到了光栅的折射率和光栅深度等参数。结果表明,相对误差小于2%,具有无损伤、操作简便、可重复、易推广、成本低等优点。     

三维形貌检测的自动参考栅象法研究

本文提出了一种用于曲面形貌检测的傅里叶变换法中的参考栅象图的自动产生及误差修正方法,通过对实际测量图象的处理,证明该方法具有很好的使用效果,从而大大提高了傅里叶变换法检测曲面形貌的精度和实用性。     

Optical encoder based on Fractional-Talbot effect using two-dimensional phase grating

This work presents an optical encoder that uses a two-dimensional phase grating. Rather than using a four-windowed scanning grating, this design with a special two-dimensional phase index grating generates two sinusoidal signals that are mutually phase-shifted by 180°. Afterwards, two large-areas, specially structured index grating generates the four 90° electrically phase-shifted scanning signals. The special design of the two-dimensional phase index grating provides more accuracy of phase-shift by using the fact that the  + 1 and −1 diffraction orders are intrinsically phase-shifted from one another by 180°. The gap between the phase index grating and mail scale was increased to three quarters of Talbot distance. The tolerance of gap between the index and main grating is 0.1 mm. The tolerance of yaw motion is ± 0.25°.     

分数相关畸变不变模式识别特性研究

本文从理论上分析了分数相关器的分数级次对相关输出面能量分布的影响,利用数值模拟方法,对基于匹配滤波结构的分数相关器畸变不变模式识别特性进行了深入的讨论,并与传统相关器进行了比较.结果表明在畸变不变模式识别中,分数相关器比传统相关器有着更强的畸变不变相关识别能力.     

具有LC谐振网络放大器的设计

在电子线路设计试验中，学生经常进行各种电路的设计训练。本文介绍了一种具有 Ｌ Ｃ 谐振网络的晶体管放大器的设计思路及方法。     

分光计测定光栅常数

针对分光计测定光栅常数实验中入射光线偏离光栅法线的情形,提出了计算光栅常数的一个近似表达式。在不增加额外测量的前提下,使实验结果更接近于实际值。     

彩色套印色标光电扫描式探测系统的研制

彩色套印过程中必须检测出套色偏差并予以纠正,而彩色套印偏差的检测是通过检测邻色标的间隔从而获得的.本文报道了一种用于塑料薄膜多色套印中套色偏差检测的光电扫描式探测系统的研制.给出了其测量原理、系统构成及结果.     

衍射透镜的精确设计方法

根据光线在基板和衍射层中实际光路作者导出了衍射透镜的精确设计计算公式,基于这种公式设计出的微透镜的成象质量优于基于简化公式设计的衍射透镜.本文介绍这些严密的设计公式和设计过程,给出了工作波长λ=0.6328μm、直径2R=300μm、基板(折射率ns=1.51)厚1000μm、衍射层折射率nd=1.56的微透镜设计面形以及象点的能量分布.     

用人字形光栅检验校正光束准直性

分析人字形光栅副莫尔条纹的特点，研究了一种用莫尔偏折术检校光束准直性的改进方法，利用双场莫尔条纹方向平行性进行判定，此法使用方便且精度可提高一倍以上。     

物理实验成绩的标准化处理

本文提出一种处理物理实验成绩的新方法，减小成绩评定中的偏差。