基于傅里葉變換的點(diǎn)衍射干涉術(shù)的研究.pdf

1、20世紀(jì)60年代以來，工業(yè)生產(chǎn)有了很大的發(fā)展，特別是機(jī)床、機(jī)械、汽車、航空航天和電子工業(yè)興起后，各種復(fù)雜零件的研制和生產(chǎn)需要先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)與儀器，促進(jìn)了體現(xiàn)三維測(cè)量技術(shù)的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的誕生。近幾十年來，機(jī)械制造工藝、數(shù)控技術(shù)、數(shù)值優(yōu)化理論、程序軟件開發(fā)環(huán)境及光信息技術(shù)的快速提高與發(fā)展，使得三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)也得到了迅速的發(fā)展和進(jìn)一步的完善。 如今，三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域也變得日益廣泛。在現(xiàn)有的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)中，選用激光干涉測(cè)量系統(tǒng)的三坐

2、標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)量精度較高，但激光干涉測(cè)量系統(tǒng)中存有阿貝偏置，在測(cè)量過程中會(huì)產(chǎn)生阿貝系統(tǒng)誤差，為了減少三坐標(biāo)測(cè)量中的Abbe誤差，最近提出一種新的相位測(cè)量體積干涉儀(也稱為點(diǎn)衍射干涉儀)，干涉儀由一個(gè)移動(dòng)的測(cè)頭和一個(gè)固定的探測(cè)器陣列組成，移動(dòng)的測(cè)頭上有兩個(gè)點(diǎn)衍射源，發(fā)出兩個(gè)相干球面波前，其干涉條紋由探測(cè)器陣列接收。采用相移技術(shù)獲得陣列上條紋精確的相位分布，并與兩個(gè)球面波前干涉的理論模型擬合，通過迭代計(jì)算使擬合誤差最小化來確定測(cè)頭的XYZ坐標(biāo)

3、位置。本文圍繞點(diǎn)衍射干涉測(cè)量進(jìn)行了相關(guān)的研究，主要內(nèi)容如下： 1、在相移算法的點(diǎn)衍射干涉術(shù)的基礎(chǔ)上，將Fourier變換相位測(cè)量和點(diǎn)衍射干涉測(cè)量理論相結(jié)合，提出了基于傅里葉變換的點(diǎn)衍射干涉測(cè)量術(shù)。基于傅里葉變換的點(diǎn)衍射干涉測(cè)量術(shù)是一種建立在點(diǎn)光源衍射干涉理論基礎(chǔ)上的測(cè)量方法。它采用傅里葉條紋分析方法來求解干涉條紋的相位分布，運(yùn)用基于BFGS的擬牛頓算法進(jìn)行三坐標(biāo)的迭代計(jì)算，確定點(diǎn)光源的三維空間坐標(biāo)。 2、詳細(xì)分析了基于相

4、移算法的點(diǎn)衍射干涉術(shù)。介紹了非線性無約束最優(yōu)化問題的最優(yōu)條件，迭代終止準(zhǔn)則。還介紹了幾種常用的線性搜索方法和下降算法，并給出了相應(yīng)的算法。根據(jù)其不同的適應(yīng)特性找出了適合本實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷膬?yōu)化算法，并給出了算法流程圖。 3、進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)。文章模擬了在無隨機(jī)干擾噪聲和有隨機(jī)干擾噪聲兩種情況下，相移算法的點(diǎn)衍射干涉術(shù)和基于傅里葉變換的點(diǎn)衍射干涉術(shù)的實(shí)驗(yàn)。通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出：基于傅里葉變換的點(diǎn)衍射干涉術(shù)，在有隨機(jī)噪聲干擾的情況下，可