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自适应压电式移相器的研究 总被引:1,自引:1,他引:0
移相器是移相干涉仪中的重要部件,压电式移相器由于分辨力高、响应快、控制容易而被大量采用。但压电陶瓷的非线性误差与位移量小,一直影响其应用范围的扩大。针对该问题,从压电式移相器机构与扩展方法入手,设计了具有放大特性的柔性铰链式移相器。采用单神经元(Proportional sum derivative,PSD)控制算法,实现微驱动定位的自适应实时控制,改善了非线性,降低了环境干扰的影响,提高了压电式移相器的性能。所设计的压电式移相器用3组压电陶瓷堆驱动,可用于100 mm孔径镜片,位移行程达30μm以上。实验验证该方法有效,控制精度达0.01μm。 相似文献
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移相干涉技术中移相器的自校正方法 总被引:7,自引:1,他引:6
移相干涉技术(PSI)是80年代兴起的一门干涉图形自动识别技术,移相器作为移相干涉技术的关键部件其移相误差将直接影响到移相干涉技术的干涉图的识别精度。本文提出了一种移相器的自校正方法,即利用移相干涉仪的自身系统,通过快速傅里叶方法,对移相器进行逐步逼近校正。结合移相式红外干涉仪的研制,给出了一组移相器的自动校正的实验,实验表明,校正后的移相器的非线性误差可由原来的5%降低到0.2%。 相似文献
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为了减少相移干涉仪中压电陶瓷致动器进行相移时,其迟滞非线性对相移算法中的相位计算带来的误差,设计了一套压电陶瓷致动器的控制系统.利用高精度电阻应变传感器和基于锁相放大原理的信号调理电路检测压电陶瓷致动器位移,建立多项式数学模型描述迟滞非线性,然后提出了一种前馈开环控制方法补偿其迟滞非线性.最后,基于所提出的方案对压电陶瓷致动器进行了期望轨迹的跟踪控制实验,同时将补偿控制系统与干涉仪相结合检测光学元件表面形貌.实验结果表明:补偿后,压电陶瓷致动器的跟踪误差在-0.156μm与+0.078μm之间,迟滞非线性度由10.4%降到2.4%,且干涉仪所测得的光学元件表面面形起伏高度均方根和峰谷分别改变了0.795nm和3.937nm.该系统对于高精度的光学元件形貌检测具有重要的意义. 相似文献
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原子力显微镜的压电陶瓷非线性及图象畸变的校正 总被引:6,自引:2,他引:4
研制了卧式原子力显微镜(AFM)系统,讨论压电陶瓷的非线性及AFM图象畸变的软件校正方法.提出利用光束偏转法精确测定XY扫描器压电陶瓷的伸长量与控制电压之间的相互关系,得到压电陶瓷的非线性曲线;根据非线性的偏离程度,通过扫描软件对X和Y方向的扫描电压作逐点补偿,据此有效地校正图象畸变.并给出分别用未校正软件与校正软件扫描获得的部分样品的AFM图象. 相似文献
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讨论了低压微位移驱动电路及控制方法在光电轮廓仪上的运用。采用低压驱动电路驱动压电陶瓷相移器对参考光束进行相移,从而使仪器质量减轻、体积缩小、成本降低。在运用该电路时,为了解决压电陶瓷低电压区非线性误差大的问题,用PC计算机控制压电陶瓷上所加电压的电压值,由摄像头摄取图像并计算出干涉条纹的间隔,然后由PC计算机修改压电陶瓷上所加的电压值,直至干涉条纹相位差达到要求值。该方法的优点是:可消除压电陶瓷低压区的非线性误差,使得开环电路得到闭环的效果;可降低机械零部件的装配难度。 相似文献
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针对移相干涉仪中移相器的非线性会影响测量结果准确性的问题,提出了一种基于迭代最小二乘拟合的标定干涉仪移相器的新方法。对移相器加电压并采集若干幅干涉图后,通过在帧间和帧内迭代开展最小二乘拟合可计算出干涉图间移相值,从而得出了电压值与移相值的对应关系曲线,通过对曲线作非线性拟合并对电压值进行精密调整,完成移相器的精确标定。在改造后的干涉仪上对此标定方法进行验证,与Zygo干涉仪相比,相同元件下两者测量结果之差的RMS值为1.726 nm。该标定方法可以降低高精度面形测量干涉仪对移相器线性度的要求。 相似文献
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双步相移光栅投影测量轮廓术 总被引:3,自引:0,他引:3
双三步相移算法证明可以较大地减少数字光栅投影测量轮廓术的测量误差,基于理论分析与实验验证,针对常用的四步、五步相移算法,提出了相应的双四步、双五步相移算法。通过两次传统相移算法得到两幅主值相位图,直接融合两幅主值相位图即可获得测量所需的相位信息,与已有的针对两幅展开相位进行相位融合方法相比,此方法实现简单且更加有效。相较于双三步相移算法,双四步和双五步相移算法实现简单且能够极大地减少测量误差,仅需通过投影2倍数目传统相移算法所需的投影光栅,且可保持常用三步、四步及五步相移算法固有的优点。 相似文献
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基于调制方向提取载波散斑条纹中心线的方法 总被引:1,自引:1,他引:0
条纹中心线法是一种重要的电子散斑干涉条纹解调方法,其前提条件是获得高准确度的条纹中心线.本文在分析载波电子散斑干涉条纹自身特征的基础上,提出了一种基于载波条纹调制方向提取条纹中心线的方法.该方法首先通过同态滤波有效滤除高频乘性散斑噪音,提取出载波条纹;然后应用基于调制方向提取中心线算法确定载波条纹灰度极值点并做二值化处理;再采用基于中心线拟合或者基于条纹间距的边沿中心线补偿法,获得完整的条纹中心线图.实验结果表明:该方法简单、可靠,能快速、准确地提取出连续的中心线. 相似文献
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条纹中心线法是一种重要的电子散斑干涉条纹解调方法,其前提条件是获得高准确度的条纹中心线.本文在分析载波电子散斑干涉条纹自身特征的基础上,提出了一种基于载波条纹调制方向提取条纹中心线的方法.该方法首先通过同态滤波有效滤除高频乘性散斑噪音,提取出载波条纹;然后应用基于调制方向提取中心线算法确定载波条纹灰度极值点并做二值化处理;再采用基于中心线拟合或者基于条纹间距的边沿中心线补偿法,获得完整的条纹中心线图.实验结果表明:该方法简单、可靠,能快速、准确地提取出连续的中心线. 相似文献
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针对传统傅里叶变换法在处理含有多突起的载波散斑条纹图时,由于存在频谱展宽会出现严重的解调相位失真,提出了一种基于条纹中心线的载波散斑条纹解调方法.根据载波调制时所采用平行调制方式和倾斜调制方式,分别从理论上对相关的中心线解调法进行数学推导,并进一步采用最小二乘三次曲面拟合法获得被测物面全场的离面位移信息.实验结果表明:利用上述中心线解调法和曲面拟合法能解调出复杂的载波条纹图,并获得具有亚像素定位准确度、连续光滑的全场离面位移信息. 相似文献
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相位编码法是条纹投影技术中常用的一种相位展开方法。然而,受到随机噪声、图像采样、系统离焦等因素的影响,条纹阶次与包裹相位的对应关系容易被破坏,从而引入相位展开误差。根据相位展开误差的分布特点,提出一种附加二值条纹的相位展开误差校正方法。引入的二值条纹与相位编码条纹的码字存在半周期错位,使得计算出的2组条纹阶次值具有互补性,利用两者的互补性可以有效地消除相位展开误差。仿真和真实实验均表明,该方法能够准确地恢复出被测物体的绝对相位,具有较高的可靠性。 相似文献
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Deformation measurements of dragonfly's wings in free flight by using Windowed Fourier Transform 总被引:1,自引:0,他引:1
Peng Cheng Jinsong Hu Guofeng Zhang Lei Hou Boqin Xu Xiaoping Wu 《Optics and Lasers in Engineering》2008,46(2):157-161
Grating Projection method was used to measure the height distribution of dragonfly's wings in free flight. Then the fringe patterns on the dragonfly were recorded by a high-speed CCD camera. Since the fringe patterns recorded in such a way have poor contrast and brightness, Windowed Fourier Transform (WFT), which is insensitive to noise and fringe amplitude, was used to process the fringe patterns to extract the phase. Finally, the height distributions of dragonfly's wings in free flight were obtained by using the Weighted Least-Squares Phase Unwrapping method. The choice of integration limits and the size of the window of WFT are briefly discussed here 相似文献
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相移轮廓术是一种广泛使用的光学三维测量方法,其精度不仅受相位展开算法本身的影响,也受测量系统中投影仪和摄像机的非线性影响。理论上,投射更多的相移条纹可减弱非线性误差的影响,但是增加了测量时间。为了提高误差校正的效率,提出了一种基于梯形正弦相移的测量方法。该方法需要两组改进的梯形相移条纹和一幅正弦条纹。梯形条纹提供图像强度信息和条纹级次信息,图像强度信息用来求取系统的非线性响应曲线,进一步消除系统的非线性。正弦条纹经过希尔伯特变换可求得额外的条纹图像,用来计算截断相位信息。经过校正的截断相位信息,可进一步获取精度较高的三维信息。相较于先前的梯形与正弦误差校正方法,该方法的测量效率提高了28%。 相似文献
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A single shot algorithm using a Fizeau interferometer was used to measure the form profile of a spherical smooth surface by means of fringe thinning process, which plays an important role in fringe patterns analysis. In this paper, an automatic processing technique based on the fringe thinning process is presented. The circular interference fringe pattern of the spherical smooth surface captured by the Fizeau interferometer was corrected by using the flat fielding method and then processed. Based on the fringe thinning and the assignment of the fringe orders, the information on the fringe feature was recovered automatically and the interference wavefront was reconstructed by the Zernike polynomial fitting method. The results were compared with the results measured by Bünnagel method, and the results were in good agreement. This means that the single shot algorithm is reliable, fast, and less sensitive to vibration and turbulence in surface form measurements. Simulation fringes with the ray tracing technique were obtained to match the practical fringes. 相似文献
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3D measurement techniques based on color-encoded fringe pattern projection have been widely used in various fields of engineering recently. There is one problem that the surface color of measured object may interfere with the color of projected fringe pattern. To solve this problem, a novel method based on complementary color-encoded fringe projection is proposed. Two color-encoded fringe patterns whose fringe colors are complementary are designed. The first pattern is with the sinusoidal fringe embedding into the green color channel which is used to evaluate phases by Fourier transform method. The fringe color of the captured image is established with the help of the complementary color fringe pattern, which is based on the feature of color complementation. Thus, the influence brought by the color of object surface can be eliminated, and decoding errors can be further reduced. Experiment results indicate that the proposed method is valid and can be applied to the measured colorful objects. 相似文献