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《全自动光栅尺激光外差动态检测系统》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、$"""年%月深圳大学学报（理工版）J3=9$"""第!)卷，第!期JKLMNBOKPQA-NRA-NLNST-MQS?U（QCS-NC-V-NWSN--MSNW）TE!9!)，NE9!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!文章编号!"""#$%!&（$"""）"!’""()’"%全自动光栅尺激光外差动态检测系统吴玉斌胡晓朋朱勤（深圳大学工程技术学院，深圳>!&"%"）摘要给出一种以激光外差干涉仪为基准，用计算机实现自动控制、数据采集、动态检测、误差分析和列表输出等多项功能的光栅尺高精度自动检测系统,与传统检测方
2、法相比，具有精度高、自动化程度高、速度快和测量结果直观清晰等优点,该系统现已用于大批量生产的光栅尺检测,关键词激光外差干涉仪；光栅尺；动态自动检测；数据分析与处理中图分类号?@$)+；?A)++9(文献标识码B引言光栅尺数显测量系统可应用于位移、几何尺寸等方面的测量，随着刻蚀技术和倍频技术的发展，"9!甚至更高精度的光栅尺制造技术已经成熟，在数字控制设备中应用十分广!.泛,但光栅尺的关键部件长光栅由于材料的不均匀、刻蚀缺陷等原因，会引入不可估计的误http://journal.szu.edu.cn差，这就要求对每把光栅尺均进行检测,要制造高精度的光栅尺或在保证精度的前提下充分利用长光
3、栅，就必须对长光栅事先进行测量、分析，然后才切断,传统的光栅尺检测主要用高一级精度的光栅母尺作基准，或以一般激光干涉仪为基准，进行人工手动检测，无论是检测精度、示值稳定性、抗环境干扰、自动化程度、检测速度和数据处理等均不能满足需要,自!*%"年CD/=:提出光外差（EFG0
4、测电路和外差干涉仪动态实时采集数据，并对采集到的数据进行分析处理，输出测量结果,设工作台在!时刻，光栅尺本身测得的位移为"（!），干涉仪测得值为#（!），计!!!算机对两组数据进行比较，得出光栅尺此刻的误差：$!I#（!!）#"（!!）（!）这样，光栅尺的误差便可用%个离散的误差数据$，$，,,,，$表示,!$&收稿日期：!***#!!#"+基金项目：广东省科委重点科技攻关项目；深圳市科技局资助项目（*)"&）,作者简介：吴玉斌（!*)!#），男（汉族），深圳人，深圳大学助教,-’./01：234567839:;39<=(/深圳大学学报（理工版）第#0卷图!系统工作原理"#$%!&’
5、()*’(+(,#-$.-+自动检测的实现，首先是对精密导轨工作台的闭环位移控制!光栅尺的输出信号与工作台的移动速度，特别是与瞬时速度密切相关，严重影响系统检测精度，在检测过程中必须保证工作台匀速运动，如图"!计算机系统在整个检测过程中对工作台进行监控，控制工作台的正反向移动的起止、速度等，并根据工作台的移动位置http://journal.szu.edu.cn等参数决定数据采集的开始和结束!检测人员只要把光栅尺安装调整好，剩下的检测、数据处理和结果输出等均由系统自动完成，实现检测过程全自动化，消除了人工干预带来的误差，使系统的检测精度、速度、可靠性图/工作台闭环位移控制和重复性均得
6、到了提高!"#$%/012)(,31224*256.2127系统的高精度依赖于激光外差干涉仪的高分辨率!6’(82.9:(5*’本系统使用的激光外差干涉仪采用了高频细分比相技术，用#$$%&’脉冲信号!对激光的输出拍频进行细分，如图(!干涉仪的信号频率!约为"#)*%&’，半波长!+"为$)(#"",，分辨率：#-!+".（!".!）!$!$$*",（"）图;激光外差干涉仪计数电路"#$%;&’(*2<56(.)271-)(.’(6(.2,=5(#56(.7(.2+(6(.第#期吴玉斌，胡晓朋，等：全自动光栅尺激光外差动态检测系统/8!误差分析这里主要分析激光外差干涉仪基准误差以外的
7、采样误差和安装误差"系统在检测过程中对激光外差干涉仪的参考光信号!和目标返回光信号!进行同步采样时，还须对光栅尺和#!干涉仪进行信号同步"在检测过程中工作台的移动速度"$!%%&&’(，对于%)#的光栅尺，!&输出信号的频率!#$!*+,，光栅尺为被测对象，所以用光栅尺信号同步干涉仪，见图-"系统在$时刻得到一检测起始信号（此信号可由软件或硬件给出，由使用者决定），在$时刻%#光栅尺计数电路清零，而干涉仪却在$时刻清零，这样便引入一系统误差：!%&#$"·
