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
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:51405097
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:25.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:E0511.机械测试理论与技术
- 结题年份:2017
- 批准年份:2014
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2015-01-01 至2017-12-31
- 项目参与者:陈兴林; 杨宏兴; 刘川; 姜晓明; 王斌; 张旭; 贾友亮;
- 关键词:
项目摘要
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 magnification electronic subdivision will be investigated. First, data-driven model identification will be employed to establish the dynamic model of moiré fringe signal and reveal the error mechanism, providing a theoretical basis for using model inversion method to reduce signal nonlinear distortion induced by optoelectronic receiving system and sampling noise. Then, in consideration of the features of moiré fringe signal in dynamic measurement, a correlation function method based on varying sampling rate is proposed to detect the phase difference of frequency-varying signal for its orthogonal deviation compensation. And a fundamental component extraction method combining instant frequency estimation and modified empirical mode decomposition is presented to compensate the sinusoidal deviation of the signal. Using these methods, the signal attenuation and distortion induced by the grating optoelectronic receiving system can be eliminated, so that the quality of the moiré fringe signal in highly dynamic measurement can meet the requirement for 10000 times electronic subdivision to implement nano-precision measurement. This project will provide a theoretical basis for achieving nano-precision in highly dynamic measurement and offer a new idea for the measurement in the future ultra-precision manufacturing equipments.
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。
结项摘要
莫尔条纹信号的质量是影响光栅测量分辨率的关键因素。受光电接收系统带宽和采样电路噪声的影响,在动态测量过程中莫尔条纹信号的正交性和谐波成分会发生恶化,引入细分误差。本项目对莫尔条纹测量的误差机理进行了分析,研究了用于高倍电子学细分的莫尔条纹信号补偿理论。首先,建立了莫尔条纹信号的数学模型,提出了模型构建和系数估计的方法。然后,基于变采样率的相关函数法对莫尔条纹信号的正交偏差进行测量,解决了正交性补偿问题。最后,针对莫尔条纹信号的谐波污染问题,提出了基于改进经验模态分解的基波提取方法,解决了正弦性补偿问题。本项目还初步探索了基于参数估计的正交性和正弦性补偿方法。相关仿真与实验验证了上述方法的可行性和有效性。
项目成果
期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(5)
专利数量(5)
Precision Motion Control of Motor Drive Systems with Actuator Nonlinearities and External Disturbances
具有执行器非线性和外部干扰的电机驱动系统的精密运动控制
- DOI:10.26451/abc.07.03.06.2020
- 发表时间:2016
- 期刊:Journal of the Balkan Tribological Association
- 影响因子:--
- 作者:Liu Yang;Li Li;Song Fazhi;Tan Jiubin
- 通讯作者:Tan Jiubin
An inline surface measurement method for membrane mirror fabrication using two-stage trained Zernike polynomials and elitist teaching-learning-based optimization
使用两阶段训练的 Zernike 多项式和精英教学优化的膜镜制造在线表面测量方法
- DOI:10.1088/0957-0233/27/12/124005
- 发表时间:2016
- 期刊:Measurement Science and Technology
- 影响因子:--
- 作者:Liu Yang;Chen Zhenyu;Yang Zhile;Li Kang;Tan Jiubin
- 通讯作者:Tan Jiubin
考虑输入饱和的离散最优积分滑模控制
- DOI:--
- 发表时间:2016
- 期刊:控制与决策
- 影响因子:--
- 作者:李理;刘杨;陈兴林
- 通讯作者:陈兴林
基于改进PI 模型的压电陶瓷迟滞特性补偿控制
- DOI:--
- 发表时间:2017
- 期刊:仪器仪表学报
- 影响因子:--
- 作者:于志亮;刘杨;王岩;李松;谭久彬
- 通讯作者:谭久彬
Iterative Learning Identification and Compensation of Space-Periodic Disturbance in PMLSM Systems with Time Delay
时滞PMLSM系统空间周期扰动的迭代学习识别与补偿
- DOI:--
- 发表时间:2017
- 期刊:IEEE Transactions on Industrial Electronics
- 影响因子:7.7
- 作者:Song Fazhi;Liu Yang;Xu Jianxin;Yang Xiaofeng;Yang Zhile
- 通讯作者:Yang Zhile
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- 影响因子:--
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- 通讯作者:史瑞欣
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- DOI:--
- 发表时间:2013
- 期刊:
- 影响因子:--
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- 通讯作者:艾菁
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- DOI:--
- 发表时间:2018
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- DOI:--
- 发表时间:2016
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- 影响因子:2.6
- 作者:刘杨
- 通讯作者:刘杨
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