Accuracy analysis of parallel plate interferometer for angular displacement measurement

The measurement accuracy of a parallel-plate interferometer for angular displacement measurement is analyzed. The measurement accuracy of angular displacement is not only related to the accuracy of phase extraction, but also related to initial incident angle, refraction index and thickness of plane-parallel plate as well as wavelength's stability of laser diode, etc. Theoretical analysis and computer simulation show that the measurement error of the angular displacement bears a minimum value when choosing an optimal initial incident angle in a large range. These analytical results serve as a guide in practical measurement. In this interferometer, reducing the refraction index or increasing the thickness of the parallel plate can improve the measurement accuracy; and the relative error of the phase measurement is 3.0 x 10(-4) corresponding to 1 degrees C temperature variation. Based on these theoretical and experimental results, the measurement accuracy of the parallel-plate interferometer is up to an order of 10(-8) rad. (c) 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.

System error removal and structure optimization based on Fizeau interferometer

In the process of interferometric testing, the measurement result is influenced by the system structure, which reduces the measurement accuracy. To obtain an accurate test result, it is necessary to analyze the test system, and build the relationship between the measurement error and the system parameters. In this paper, the influences of the system elements which include the collimated lens and the standard surface on the interferometric testing are analyzed, the expressions of phase distribution and wavefront error on the detector are obtained, the method to remove some element errors is introduced, and the optimization structure relationships are given. (C) 2006 Elsevier GmbH. All rights reserved.

一种平面运动位姿的并联组合测量方法研究

基于特殊的测量环境需要,提出了用于平面运动位姿测量的并联组合测量方法。介绍了并联组合测量方法的测量机构组成和测量原理,并进行了可行性论证;通过建立误差模型,对几何误差源与原始测量参数的映射关系及其对最终位姿测量误差的影响进行了分析,仿真结果和实际应用测量数据验证了分析的正确性。所述并联组合测量方法构思新颖,结构合理,适用于具有一定特殊测量条件的高精度平面大范围运动过程位姿测量。如果在工程应用中有效地控制几何误差源的影响,该方法则具有一定的推广应用价值。

结构光视觉传感器误差分析与结构分析

结构光视觉传感器是视觉焊缝跟踪系统获得焊缝信息的重要组成部分,其测量误差与性能对焊缝跟踪系统的总体测量精度及可靠性有着直接影响。本文对应用于焊缝跟踪的结构光视觉传感器进行误差分析,包括传感器硬件系统结构误差、激光散斑噪声误差及镜头畸变误差等,并对不同结构方式下的视觉传感器建立了数学模型,具体分析了结构参数对其误差的影响,提出结构光视觉焊缝跟踪传感器优化设计方法,并依据仿真结果给出结构优化设计参数,最后通过实验验证了该优化设计方法的正确性。

一种新型平面组合传感器的误差建模与分析

设计了一种新型三自由度位姿测量平面组合传感器装置,用于完成对平面运动的两个移动自由度和一个转动自由度的动态测量。介绍了传感器的机构构成和测量原理,利用微分法原理建立了误差模型,对误差产生原因进行分析,得出了机构误差对测量精度的影响曲线,试验和仿真验证了新型平面组合传感器机构的合理性。新型平面组合传感器机构简单,测量精度高,适用于特定环境下的高精度平面运动位姿测量。

A new method and instrument for accurately measuring interval between ultrashort pulses

Using second-order autocorrelation conception, a novel method and instrument for accurately measuring interval between two linearly polarized ultrashort pulses with real time were presented. The experiment demonstrated that the measuring method and instrument were simple and accurate (the measurement error <5 fs). During measuring, there was no moving element resulting in dynamic measurement error.

平行平板角位移干涉测量仪的优化设计

提出一种可提高平行平板角位移干涉测量仪测量精度的优化设计方法。对角位移干涉测量系统进行了误差分析，讨论了影响角位移测量精度的主要因素。分析了在干涉仪光路中入射到平行平板上的初始入射角度、平行平板的折射率以及厚度等参数的选取对角位移测量精度的影响。结果表明，优化选取最佳的初始入射角度以及元件参数，并在干涉光路中附加引入一平面反射镜形成光程差放大系统，可实现的角位移测量精度达10-8 rad数量级。

频谱泄漏对正弦相位调制干涉测量精度的影响何

在正弦相位调制(SPM)干涉仪中,若调制频率或者采样频率发生变化将使干涉信号出现频谱泄漏,减小了谐波分量的幅值,在测量结果中引入了误差。对频谱泄漏的产生及其对测量精度的影响进行了理论分析,获得了频谱泄漏引入测量误差的计算方法。实验测得频率漂移量在-0.3～0.3 Hz内,得到的频谱泄漏引入的误差为0.3～7.9 nm,当超出这个范围时,频谱泄漏误差将迅速增长。实验结果与模拟分析结果一致。

消除正弦相位调制干涉仪中光强调制影响的全光纤干涉仪

在激光二极管(LD)正弦相位调制(LD-SPM)干涉仪中,通过注入电流调制激光二极管波长的同时,光源输出的光强也被调制,成为测量误差的主要来源之一。提出一种新的消除激光二极管正弦相位调制干涉仪中光强调制影响的干涉仪,给出了具体的理论分析。该干涉仪采用全光纤结构,有效减小外界干扰对干涉测量的影响;采用容易实现的前置信号处理电路和实时相位检测器对干涉信号进行处理,消除了激光二极管光强调制产生的测量误差;同时实现了物体微小位移的高精度实时测量,测量的重复精度达到1 nm。实验结果与其他消除光强调制影响的方法测得

透过检测中的准直镜精度容限

在干涉检验过程中, 被检元件的面形误差检测精度受到干涉仪系统结构的影响, 从而降低测量结果的可靠性。为了得到较高的检测精度, 必须对检测系统进行分析, 建立测量误差和系统结构的关联度。根据菲涅耳衍射近似理论, 就菲佐干涉仪中的准直镜和标准镜面形误差对透过检测的影响进行了研究。通过对波前相位传递情况的分析, 得出波前误差和系统结构参量的相关性, 去除空腔系统误差, 优化结构参量, 并建立准直镜误差容限表达式。经计算得出, 当被检面形变误差为0.2λ时, 测试误差可以达到0.02λ, 而对准直镜的面形误差要求

一种3自由度并联柔索驱动机器人的精度研究

研究了一种3自由度并联柔索驱动机器人精度分析和精度综合的问题.分析了影响机器人位姿精度的主要因素,推导建立了关节误差及柔索误差模型.提出了一种精度综合算法,并基于给定的机器人关节允差,综合分析出装配误差及柔索误差的最大取值.通过仿真验证了误差模型的正确性.样机试验表明,利用柔索误差模型可以提高机器人的运动精度.

基于结构变形的大型并联六维力传感器精度研究

为了研究结构变形对大型六维力传感器精度的影响,基于螺旋理论及影响系数方法,并借助位姿解建立了考虑结构整体变形条件下Stewart平台六维力传感器测量误差模型,推导出并联六维力传感器测量的I,II类误差表达式,分析了在不同外载下,六维力传感器Ⅰ,Ⅱ类误差,总结了结构变形和平台自重对传感器测量精度的影响规律,为具有普通球形铰链大型Stewart平台六维力传感器标定方案的选择和精度的改善提供了理论基础。

一种测量深海应答器坐标的方法

提出一种适用于深海应答器坐标测量的方法:垂线相交法。这种方法利用立体几何原理,获得应答器坐标。即测量母船在距应答器适中的位置沿两条相互垂直的航迹航行,分别找到两条航迹上与应答器斜距最小的点,过这两个点在水平面上做两条垂线,交点的经纬度坐标就是应答器的经纬度坐标。分析了影响测量误差的重要因素,并提出测量原则以满足精度要求,使测量系统具有很好的鲁棒性。为提高测距精度,采用射线声学理论中的RRA算法对声线进行修正。仿真实验证明了垂线相交法的有效性。该测量方法对深度没有要求,简化了繁琐的现场操作和水声测量系统,具有很高的工程实用价值。

基于模型的立体视觉的优化方法

针对 3D视觉检测中最典型的误差源图像中像素的量化误差 ,在已知模型的条件下 ,对双目立体视觉提出一种模型。利用该优化模型及改进的约束最小二乘法对未知模型的立体视觉解法做一些改进 ,可以明显减小系统的误差。仿真结果表明 ,与未知模型的立体视觉方法相比 ,在同样的量化误差条件下 ,该方法可将系统误差减小 50 %以上。