基于叠栅条纹投影成像的差动式光栅位移测量系统
摘要
为突破传统光栅位移测量系统依赖四裂相正弦波光电信号测量的局限，提出了一种基于叠栅条纹投影成像的差动式光栅位移测量方法。根据光栅偏振光干涉原理，利用图像处理方法和叠栅条纹的位移放大特性，规避了当前光栅的加工水平对高精度位移测量的限制，设计了叠栅条纹投影成像的高分辨率单光栅位移光学感知系统，实现了4倍光学细分位移信号的获取，并利用CMOS图像探测器完成了位移信号的图像式转换。推导了图像式位移感知信号的数学模型，从叠栅成像的光学机理出发，对光栅这一核心元件的刻划误差、平整度误差、装调误差等进行了具体的解算，并对系统进行了仿真模拟和设计性能的分析，进一步阐述了系统动态工作的最大允许速度与帧率之间的关系，在0.048 mm/s的最大允许速度下，该系统的基础分辨率可达2.075 μm，细分后分辨率可达纳米/亚纳米量级。
引用本文（GB/T 7714）
姚云飞 YaoYunfei, 高旭 Gao Xu. 基于叠栅条纹投影成像的差动式光栅位移测量系统[J]. Acta Optica Sinica, 2024.
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