面向高动态纳米测量的光栅莫尔条纹信号误差机理及实时补偿研究

项目名称： 面向高动态纳米测量的光栅莫尔条纹信号误差机理及实时补偿研究

项目编号： No.51405097

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 机械、仪表工业

项目作者： 刘杨

作者单位： 哈尔滨工业大学

项目金额： 25万元

中文摘要： 本项目首次分析光栅莫尔条纹信号在测量过程中的动态特性，对莫尔条纹测量的误差机理进行研究，在此基础上探究适用于高倍电子学细分的莫尔条纹信号实时补偿理论。项目首先运用数据驱动的模型辨识方法建立莫尔条纹信号的动态模型，揭示动态信号的误差机理，为采用模型求逆法消除光电接收系统和采样噪声引入的信号非线性畸变提供理论基础；其次，针对莫尔条纹信号在动态测量过程中的特点，提出基于变采样率的相关函数法检测变频信号的相位差，用来补偿信号的正交偏差；提出基于瞬时频率估计和改进经验模态分解法相结合的基波提取方法，用来补偿信号的正弦偏差。应用上述方法可消除高速测量时光栅光电接收系统引入的信号衰减和畸变，使莫尔条纹的信号质量在高动态测量时满足10000倍电子学细分的要求，进而实现纳米精度的位置测量。本研究可为光栅在高动态测量中实现纳米级精度提供理论支持，为未来超精密加工设备的测量提供一个新的研究思路。

中文关键词： 莫尔条纹信号；动态特性；参数估计；误差补偿；纳米测量

英文摘要： In this project, the dynamic characteristics and error mechanism of optical grating moiré fringe signal in measurement will be analyzed for the first time, on the basis of which the real-time compensation theory of moiré fringe signal suitable for high ma

英文关键词： moire fringe signal；dynamic characteristics；parameter estimation；error compensation；nanometer measurement