基于雙光柵尺的高速高精度跨尺度位移測量方法的研究.pdf

1、微納米測量技術(shù)在微機電系統(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、壽命長等優(yōu)點，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)的運動特性及光柵尺測量高速位移時難以實現(xiàn)高分辨力的問題，本文提出了適合高速且實現(xiàn)系統(tǒng)末端點高分辨力位移測量

2、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分誤差的基礎(chǔ)上，本文重點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)計準則，根據(jù)設(shè)計準則設(shè)計了切換基準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分信號具有細分誤差的特性，本文提出了對莫爾條紋信號不細分的方法以提高雙光柵尺信號切換合成值的精度。<

3、br>　　經(jīng)過對雙光柵計數(shù)切換基準、切換與合成特征和規(guī)律的探討，本文設(shè)計了實現(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。
　　最后搭建了實驗系統(tǒng)，對本測量原理與方法進行實驗驗證。通過對實驗結(jié)果的處理和