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(xì)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(zhǔn)則，根據(jù)設(shè)計準(zhǔn)則設(shè)計了切換基準(zhǔn)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(xì)分信號具有細(xì)分誤差的特性，本文提出了對莫爾條紋信號不細(xì)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(zhǔn)、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(jìn)行實驗驗證。通過對實驗結(jié)果的處理和