空间直线度误差无衍射光莫尔条纹测量方法的分析

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1、华中科技大学博士学位论文摘要本文论述了作者对空间直线度误差无衍射光莫尔条纹法测量技术的研究成果。直线度误差测量在精密机械制造业、大型建筑安装、高速轨道铺设、大坝变形检测、大型航空航天器制造等诸多领域都有重要的应用。(随着经济的发展和其他领域科学技术的发展，对直线度误差的测量技术提出了越采越多和越来越高的要求。将目前新兴的无衍射光技术和传统的莫尔条纹技术相结合来发展一种新型的直线度误差测量技术，这是无衍射光在精密测量领域应用的一个新的研究方向。3／主要研究工作及创新如下：1．首次提出并从理论和试验证明：球面波入射光束经过a

2、xicon产生的无衍射光受入射光偏向的影响比平面波入射光束的小，无衍射光束的光轴更加稳定。所以这种无衍射光束的光轴适于作长、中或短距离连续空间直线度误差测量的基准。2．提出并从理论和实践证明了空间直线度误差的无衍射光莫尔条纹测量方法。无衍射光可在空间形成不随传播距离变化的贝塞尔光环，该光环中心的集合可作直线度误差测量的基准。用一圆环(均匀或不均匀)光栅与贝塞尔光环相迭，可产生莫尔条纹。当光栅对贝塞尔光环偏移，莫尔条纹发生变化。由条纹变化可求出x和Y方向位移，进而实现空间直线度误差测量。因此，这是直线度误差测量技术的一个重

3、要创新。本测量方法可沿轴向自由设定测量点，从实用角度高精度地实现了沿z方向的连续测量。3．由于莫尔条纹图像的识别是空间直线度误差无衍射光莫尔条纹测量方法的关键，因此本文研究了适用于莫尔条纹的图像处理方法。4．在空间直线度误差无衍射光束莫尔条纹法测量技术的基础上，开发了一种无衍射光莫尔条纹法激光准直跟踪和定位系统。此外，本文基于IS014660和第二代GPS的基本要求，提出了统计直线度公差及统计直线度误差的评定方法。f由于测量结果体现为莫尔条纹图像的变化，加之莫尔条纹图像有计量基准，使从所探测图像获得的结果无基准误差，且所

4、探测的图像可以任意放大，故精度易于保证，系统的不确定度可以达到0．2472um。因此，本文提供了一种高灵敏度的适应于长、短距离空间直线度误差连续测量的全新方法。、)主题词：无衍射光j莫尔条纹j激光束漂移的包容性自呔空间直线度基准j直线度误差／’69叉华中科技大学博士学位论文AbstractTherelevanttechniquesformeasuringspatialstraightnesserrorusingnon·diffractingbeamandmoir6·fringetechnologyaredescribed

5、inthisdissertation．Straightnesserrormeasurementiswidelyappliedinmanufacturingprecisemachines，installinglargeconstructions，fixinghigh—speedorbits，testinggreatdamdeformation，manufacturinglargeaviateprobes，etc．Wimtherapiddevelopmentofeconomyandothertechnologies，more

6、advancedandsophisticatedmeasuringtechnologiesforstraightnesserrorarerequired．AnewstraightnesserrormeasurementtechnologyiSdevelopedinthisdissertation，combiningthenovelnon—diffractingbeamtechnologywiththetraditionalmoirdfringetechnology．111isisanewstudyoftheapplica

7、tionsofthenon．diffractingbeamintheprecisemeasurementfield．111emainresearchesandcreativepointsareasfollows：1．Basedonthetheoryandtheexperimentresults，itisproposedandprovedfortllefirsttimethatthenon-diffractingbeam，whichiSproducedwhenthesphericalincidentbeamillumina

8、tesaxiconlens，iSlessinfluencedbythedeflectionoftheincidentbeamthanthatproducedwhentheincidentplanewavedoesandhasastablerlightaxis．Therefore。theaxisofnon-diffra