资源描述：
《基于序列图像的投影匹配微纳位移检测方法研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、基于序列图像的投影匹配微纳位移检测方法研究1，211，31詹志坤董再励李文荣刘柱1中国科学院沈阳自动化研究所机器人学重点实验室沈阳1100162中国科学院研究生院北京1000393香港中文大学微纳米系统中心香港摘要：微纳米驱动精度和运动学特性对微纳米操作及加工装配等操作控制具有重要意义。本文针对微纳米驱动系统的运动状态检测问题，研究了基于序列图像的环境位移视觉检测方法。通过分析标准光栅的显微图像序列特点，提出了一种基于图像灰度分布特征的投影匹配方法。该方法对色彩纹理单一的微观图像序列进行处理，实现了微纳米操作系统平台的微位移检测
2、，并给出了实验研究和算法效率分析。从实验结果可以看出，投影匹配法检测均方差为0.13微米，可以满足微纳操作精度要求，算法复杂度为图像一维尺寸的平方阶函数，运行时间不超过50毫秒，为实时建立微位移与微驱动信号间的关系模型、系统漂移模型，以及分析微纳米操作系统的运动学特性等提供了可行技术途径。关键字：微纳米位移检测、投影匹配、序列图像Projection-MatchingMethodtoDetectMicroDisplacementBasedonImageSequence1，311，21ZhikunZhan,ZailiDong,We
3、nJ.Li,andZhuLiu1RoboticsLaboratory,ShenyangInstituteofAutomation,ChineseAcademyofSciences,Shenyang,China2CentreforMicroandNanoSystems,TheChineseUniversityofHongKong,HongKong,China3GraduateUniversityofChineseAcademyofSciences,Beijing,ChinaAbstract:Thispapergivesametho
4、dbasedonthesequenceimageinformationtomeasuremicrodisplacementsoftheMicro-Nanoactuatorsystem.Afteranalyzingthecharactersofthenormalgratingmicroscopicalimagesequence,amethodcalled“Projection-Matching”basedonintensitydistributionisproposedtomeasurethemicroscaledisplacem
5、ent.Adetailedexperimentalresearchandalgorithmanalysisarealsopresented.Theexperimentalresultsprovethattheabsolutevalueoferrorisintherangeof0~0.3micron,andthemethodcan2satisfytheresolutionrequirement.ThecomplexdegreeofthealgorithmisO(n),andtheruntimeislessthan50millise
6、conds.Themethodinthispaperisalsoafeasibleskillforthekinematicsobservation,thesystemdriftmodelingandperformancetestingoftheMicro-Nanoactuationsystemsinrealtime.Keywords:microdisplacementdetection,Projection-Matchingmethod,imagesequence1引言微纳米制造科学是近年来新兴的技术领域，其核心技术是微纳米尺度
7、下的可观测性和可操控性。由于微纳操作系统通常采用PZT等压电材料构成驱动器，其固有的非线性和迟滞等效应为工具和样品的精确定位与操作控制带来了很大困难。因此，实时在线检测微纳操作中样品和工具的运动状态，系统驱动精度和运动学特性（如非线性、迟滞和漂移特性等），对微纳米加工装配等操作的监控，运动学建模，实现微纳制造的自动化具有十分重要的意义。位移检测是完成上述运动状态和特性观测任务的核心问题。传统的位移量的检测方法，如用线纹尺或光学仪器测量位移量，存在误差大、效率低的缺点；电容传感器和单片机组成的位移测量系统测量精度高，由于采用了电容
8、传感器对测量环境温度、湿度却有很高要求，不易操作；国外研制的激光测微系统，虽有很高的测量精度，却价格昂贵，不能满足一般的工程需要[2]。微位移测量领域的光学干涉测量技术，如F-P干涉仪、外差干涉仪、偏振干涉仪、半导体激光调频干涉仪等多项成熟技术，检测精度可达到纳
