一、利用莫尔条纹的小角度测量装置（论文文献综述）
席泽华[1]（2021）在《扫描激光雷达绝对角度高精度测量系统方案设计》文中进行了进一步梳理激光雷达是一种能够利用激光对大气参数进行精确探测的现代高精度主动遥感探测仪器。扫描激光雷达探测精度往往受扫描角度精度的影响,为了使探测结果与实际的大气参数分布情况一致,扫描激光雷达在探测前还需要进行绝对角度较准。针对上述问题,对扫描激光雷达的绝对角度测量系统展开了研究。首先分析了现阶段几种主要的角度测量技术,其中包括绝对角度编码技术、径向辐射光栅角度测量技术和切向光栅角度测量技术,制定出了绝对角度高精度测量系统的总体方案,设计了绝对角度编码,其中关于绝对角度编码设计的关键问题,即本原多项式系数求解做出了详细阐述,给出了绝对角度编码的译码方法;根据设计要求,依据绝对角度编码尺寸对光源、准直聚焦透镜进行了设计,确定了用于编码图像识别的线阵CCD型号,综合考虑CCD型号以及绝对角度编码尺寸,利用ZEMAX设计仿真了成像光学系统,设计了 CCD信号采集模块,最后搭建了测试实验系统,能够准确读取光栅编码信息,并且计算出绝对角度值。对绝对角度高精度测量系统的误差进行分析,重点分析了主要误差成分-偏心误差对精度的影响,建立了偏心误差模型、偏心参数测量模型和偏心误差补偿模型,并且对其进行了仿真验证。经过实际误差补偿实验后,绝对角度测量系统的精度达到1’32"。根据现有的扫描激光雷达系统,设计出一套绝对角度测量系统在扫描激光雷达上的应用方案。将绝对角度测量系统安装在扫描激光雷达机架的转轴上,使其能够精确测量出激光雷达当前所扫描的角度,校正了现有的开环扫描系统,使其形成闭环控制。最后,进行了初步的实验观测,以回波信号较强的云层信息作为参考,分别对未进行角度校准和已进行角度校准的激光雷达回波信号进行比较。实验结果表明,进行角度校正之后的云层分布信息更加合理,说明绝对角度测量系统在激光雷达上有着良好的应用效果。
孙闯[2]（2021）在《面向精密工程的多自由度测量方法研究》文中认为随着航天航天、仪器仪表等高新技术领域的发展,精密基准计量和几何量的精密测量变得越来越重要,在众多领域内常要求同时监测工件、零部件和目标物体在空间的位置姿态,以保证加工精度、安装精度和检测精度等,传统单自由度角度或位移测量效率较低,已经无法满足快速、高精度、多自由度同时测量的需求。因此,多自由度同时测量方法研究以及研制相应仪器设备是当前迫切需要解决的问题,对传统精密测量技术的发展有着重要的推动作用。本文以基因测序精密步进工件台的多自由度测量需求为应用背景,对面向精密工程的多自由度测量方法进行深入研究,总结了易于集成多自由度的测量方法,在此基础上进行拓展,提出两种多自由度同时测量方法,并搭建了相应的测量装置,进行了实验研究,验证了所提测量方法的可行性。本学位论文主要工作与创新点有:1.提出一种基于自准直的三自由度测量方法,可以实现俯仰角、偏摆角和滚转角同时测量,分析了各自由度测量原理,建立了相应的数学模型;根据所提的测量原理进行了光学设计、结构设计,研制了基于自准直的三自由度同时测量样机。分析了系统测量分辨率以及测量范围,并介绍了分划板十字丝的图像处理方法。最后在实验室条件下对样机的性能进行评估,与工业经纬仪相比,在±600"的测量范围内,俯仰角标准差为2.72";偏摆角标准差为2.36";滚转角标准差为 13.28 "。2.提出一种基于偏振分光的五自由度测量方法,可以实现俯仰角、偏摆角、滚转角、水平和垂直平移同时测量,与激光准直方法相比,该方法可以同时提高滚转角和水平平移的分辨率,分析了各自由度测量原理。建立了相应的数学模型;分析了该方法的测量分辨率以及测量范围,介绍了激光光斑的图像处理方法,并分析了系统误差;搭建了相应的光学装置,通过一系列实验验证该方法的有效性,与经纬仪相比,俯仰角和偏摆角标准差分别为1.21"和1.74";与光电自准直仪相比,滚转角标准差为1.96";与RLE激光尺相比,水平和垂直平移标准差分别为2.83μm和3.18μm。3.对多自由度测量系统进行误差分析与补偿。对系统光线漂移问题,采用共光路实时测量和补偿的方法,实验验证了补偿方法的有效性;分析了光学元件的制造与安装误差对各自由度测量的影响,并建立了相应的数学模型;对多自由度同时测量方法中的串扰误差进行了分析,并提出一种基于角锥棱镜中点解算的串扰误差补偿方法,建立了相应的补偿模型,实验验证了模型的有效性,与RLE激光尺相比,水平平移补偿前最大偏差为97.7μm,补偿后最大偏差降为3.2μm,标准差为1.78μm,垂直平移补偿前最大偏差为-210.2μm,补偿后最大偏差降为-3.8μm,标准差为1.67μm。
刘凡[3]（2020）在《基于无衍射光与道威棱镜的工作台多自由度误差测量方法》文中认为在现代制造工程中,如何实现准确有效地获取工作台多自由度误差是精密制造领域研究的热点。其中激光测量有着快速、精准、非接触等优点,在多自由度误差测量中得到了广泛的应用,但激光束性能受诸多因素影响限制了系统精度及稳定性进一步地提升。本文针对此不足,利用无衍射光传输过程中保持稳定的优点以及莫尔条纹放大的特性,结合道威棱镜对角度变化（滚转角、俯仰角）敏感的特点,通过理论分析、姿态误差模型推导及图像处理,为精密工作台四自由度误差提供了一个切实可行的测量方法。主要内容有:首先,结合无衍射光的数学模型解释了其光斑尺寸及强度不随传播距离发生变化及自修复特性,比较了几种不同生成无衍射光的方法,从中优选轴锥镜生成测量所需无衍射光并对其光强分布进行了仿真;理论分析了莫尔条纹数与两无衍射光斑中心间距的关系,给出了两光斑中心间距的测量方法,并结合具体实验进行了验证;分析了道威棱镜成像特性,利用矢量分析和矩阵转换建立了道威棱镜对入射光线的转换矩阵,得到了三种角度误差下出射光线方向的变化情况。其次,结合理论基础给出了以道威棱镜与半透半反镜作为误差敏感元件的测量方案,对测量原理和步骤,以及硬件选型进行了说明;根据各误差下两路测量光线方向变化情况,建立了两测量点偏移量与四种误差具体的数学模型,并给出了多自由度混合误差分解方法;根据两测量点光强分布特性选择了合适的定心方法,并分析了利用莫尔条纹数计算测量点2位置的误差来源。再次,通过Matlab对滚转角、偏摆角、俯仰角以及铅锤方向位移四个自由度误差以及工作台不同位移下测量点1、2的位置进行了仿真,得到不同误差值对应两个测量点坐标具体的改变量。最后,搭建了验证实验光路,利用旋转台以及升降台模拟三个方向角度和铅锤方向位移的变化,分别采集步进角度为0.1°,步进升降位移为0.1mm下测量点坐标改变量,进而得到了角度和位移的计算结果。并在此基础上进行了三次重复性试验,与给定值相比,角度误差小于6%,位移误差小于3%,角度重复误差为0.01°,位移重复误差为0.005mm,证明了本测量方法的可行性及稳定性。
何姝熳[4]（2020）在《基于机器视觉的重力场法加速度计校准方法研究》文中研究说明MEMS加速度计常用于航空航天、石油勘探等领域测控系统的振动与惯性测量中。为了确保加速度计测量信号的准确性和有效性,需要根据国家计量检定规程定期对其进行校准。现有的基于重力场法的加速度计校准方法,由于未对重力加速度方向进行精确的测量,其校准精度还有待进一步提高。因此,本文针对重力场法校准中的加速度计灵敏轴与重力场方向夹角以及重力场方向的精确测量,研究基于机器视觉的重力场法校准方法,提高重力场法校准精度。论文研究的主要内容包括:1.研究重力场法加速度计校准方法,根据实际校准需求,在现有的重力场法校准的基础上提出基于机器视觉的重力场法加速度计校准系统的校准方案。2.研究角度测量原理,设计了剪切干涉法和基于激光自准直的角度测量光学系统,在此基础上搭建基于剪切干涉和激光自准直旋转角度测量机器视觉测量系统,对重力场定向,并测量重力场法校准系统中的加速度计灵敏轴与重力场方向的夹角。3.搭建了基于激光自准直原理和基于机器视觉的重力场法校准系统,对MEMS加速度计灵敏度幅值进行静态校准和低频动态校准,分析校准结果,并对基于机器视觉的重力场法校准系统进行测量不确定度分析。本文设计的基于机器视觉的重力场法加速度计校准系统能够实现重力场方向和旋转角度的精确测量,对零频和0.1～2Hz低频范围的加速度计灵敏度幅值校准精度较高。
杨文昌,王志乾,宋卓达,杜闻,李勤文[5]（2020）在《扭转角测量系统中焦距误差分析》文中提出针对莫尔条纹测量扭转变形方案,分析了双光栅在光学系统存在焦距误差时对扭转角测量精度的影响。通过在传统的莫尔条纹测量扭转角理论公式的基础上引入焦距对于光栅像的缩放效应,推导出含有焦距因子的扭转角测量模型。由模型可知,随着光学系统焦距差异的增大,对应的扭转角也会随之发生较大变化。特别当光栅夹角在小角度范围（1°～3°）内变化时尤为明显,最终影响到扭转变形的测量精度。在设计的实验中,利用2个已知焦距的光学系统,通过采集莫尔条纹图像进行扭转角精度分析,验证了该文提出的理论。
张润[6]（2020）在《提高便携关节式坐标测量机测角精度的圆光栅自标定技术研究》文中研究说明在便携关节臂式坐标测量机的实际工业应用中,对于轴系旋转关节安装的圆光栅测角误差进行标定是提高其测量精度的一个主要研究方向。为了提高关节轴系圆光栅角度测量精度,本文提出了一种基于读数头优化布局的圆光栅角度测量误差自校准方法,并对应设计了用于此误差校准方案的多路光栅数据采集与处理系统,具体工作内容如下:1、对便携关节式坐标测量机旋转关节处圆光栅测角误差来源进行分类分析,并列举出常见的误差函数模型,对不同函数拟合效果进行对比,提出运用一种测量读数头优化布局的圆光栅测角误差补偿模型。2、分析多读数头优化布局测角误差自校准模型的原理以及各校准方案的误差谐波分量抑制效果,并通过仿真对比实验验证自校准模型的补偿效果。3、对便携关节式坐标测量机旋转关节处圆光栅测角数据采集与处理系统的功能需求进行设计分析,确定结合FPGA、单片机、软件开发等多种技术为基础的数据采集和处理系统方案,可实现多路圆光栅数据的同步采集和角度测量误差的修正。4、根据仿真实验效果设计对比试验,验证自校准模型的有效性和可靠性。实验结果表明,本文提出的运用于便携关节式坐标测量机关节轴系的圆光栅双读数头和三读数头优化布局的的自校准方案补偿标定后的圆光栅角度测量精度较传统方法提高了5倍,能够对角度测量误差有效地进行补偿。
段阳,杨浩林,伍泓锦,贾欣燕,樊代和[7]（2020）在《杨氏弹性模量测量实验综述》文中认为杨氏弹性模量（简称杨氏模量）是固体材料的固有属性之一,也是工程技术设计领域常用的参数之一。从实验教学角度而言,杨氏模量测量实验是国内大多数高校大学物理实验课程所开设的必选实验之一,也是全国高等学校物理基础课程青年教师讲课比赛实验题目规范表中的题目之一。本文系统地综述了目前关于杨氏模量测量实验的4大类测量原理,包括静态拉伸法、动态共振法、梁弯曲法,以及超声波测量法等。进一步针对每一大类测量原理,本文还对已报道的各种实验测量方法及其测量精度进行了总结,同时评论了各种方法的优缺点。希望本文的综述结果能对我国高校开展杨氏模量测量实验的教学工作提供参考,同时也为计划参加讲课培训展示的青年教师提供借鉴作用。
徐星[8]（2020）在《基于二维栅格的泰伯-莫尔效应的微小角度测量的理论和实验研究》文中指出随着现代计量光学的深入发展以及在微米和亚微米尺度研究的微小光学逐渐成熟,越来越多的学者利用光学器件、光学原理以及光学效应的来进行微小角度测量的研究。同时,对于微小角度测量的精确度、远距离、简洁度以及测量的时实性等要求越来越高。微光学器件,由光的传播方式的不同,可以分为折射光学器件和衍射光学器件。如,变折射率平面微透镜阵列是属于折射型光学器件,二元光学器件是衍射型光学器件。现如今光学精密器件的制作工艺也日益完善,比如折射型光学器件的平面微透镜阵列,采用的光刻离子交换制作工艺也日驱成熟。在这个日新月异、高速发展的信息化时代,微光学元件的应用发挥着举足轻重的作用。目前,微光学器件在光学测量、光学计算、光通信、光束整形、光学成像特性、光通信等方面有着不可估量的作用。微小旋转角度的测量目前广泛应用于导弹跟踪、卫星测量、传感与检测、机器人应用、船舰追踪、无人机跟踪、数控机床等航天航空、航海、医疗等多个领域。但是,目前的微小角度测量技术存在测量结果精确度不高、测量方法复杂、测量数据不易处理、测量的时效性不强等缺点。因此,急需要寻找一种简单、高效、精确的测量技术。微小旋转角度由于角度较小,没有特定的取值范围,一般采用微型角度传感器来测量,利用电磁感应原理,把测量到的角度信号转化为电信号,最后再输出电信号值。也有采用切线位移法、激光自准直法等众多测量方法。在这些测量微小角度的方法中,采用光学原理的方法来测量,具有测量结果精确度高、测量过程具有非接触性等优势,这几年逐渐成为研究微小角度的热点。利用光学原理测量时,一般会利用一种重要的光学元件:光栅。如衍射光栅、划线光栅、全息光栅、阵列波导光栅、光纤光栅、达曼（Dammann）光栅等等,各种新型光栅的衍射结构具有空间周期性的特点。本文重点研究的是由纵横交错的栅线交叉形成,形如方形阵列结构的二维栅格。着重分析二维透射光栅的泰伯效应以及所产生的莫尔条纹,提出利用泰伯-莫尔效应法,可对微小旋转角度进行快速高效、非接触性、高精度测量。主要完成的工作如下:（1）深入详细分析利用二维栅格泰伯效应产生莫尔叠栅条纹进行微小旋转角度测量的理论原理。即周期性结构物体的泰伯效应,包括对周期性物体完全相同的泰伯像和完全相反的泰伯子像进行分析;对周期性结构物体相互叠合形成莫尔叠栅条纹的动态显示效应的原理以及莫尔条纹节距的特点,即莫尔条纹宽度越大,栅线夹角越小的规律进行深入分析,为提出微小旋转角度的测量原理和实验验证分析奠定基础。（2）本文提出了利用单色平行光入射第一块二维栅格,在泰伯距离处形成相同的泰伯像,选取合适的泰伯像,此时再与第二块二维栅格形成莫尔叠栅条纹,利用莫尔条纹具有放大的动态显示效应,进行微小旋转角度非接触远距离的测量。搭建了二维栅格衍射光学测试系统以及微小旋转角度测试系统,进行实验测量和实验数据处理,且所得的实验结果与理论分析保持一致。因此,利用周期性物体的泰伯效应产生自成像的莫尔叠栅条纹测量微小角度是可行的,并把这种测量方法称为泰伯—莫尔效应法。总之,本文丰富了现代计量光学微小角度测量的内容。所提出的二维光栅泰伯效应产生放大的莫尔叠栅条纹测量微小角度的方法具有高精度性、非接触性、高灵敏性、高时效性等优势,对航天航空航海以及生产生活等各个领域具有一定的应用价值。
李佳[9]（2020）在《三维小角度测量系统中温度波动误差的自适应滤波研究与应用》文中进行了进一步梳理自适应信号处理技术对当今时代的发展具有着十分重要的意义。在某些较为特殊的测量领域中,如太空环境,由于测量环境受到温度影响会使测量数据产生不同程度的波动,故会导致常规的测量方法难以按照既定目标完成测量任务。因此研制出一种通过自适应滤波算法改善温度影响因素的测量精度高、温度特性好、抗干扰能力强的三维小角度测量系统对当今时代很有必要。针对自适应信号处理的原理进行分析。为了研制出具有上述性能的三维小角度测量系统,需要对自适应滤波器和自适应滤波算法的理论进行研究。其中对自适应滤波器介绍的内容包括组成结构,基本原理,相关特性以及应用场景;而自适应滤波算法部分主要介绍了四种常见算法公式的推导过程,它们分别为LMS算法、NLMS算法、RLS算法以及Sigmoid函数变步长最小均方算法。针对三维小角度测量系统进行实验平台的搭建。在三维小角度测量系统的理论基础上完成硬件电路设计,这包括数据处理电路和放大滤波电路两部分;另外还需要完成嵌入式测量系统的设计,其中包括AD采样模块的选择、控制模块的选择以及显示模块的选择。针对选定的几种自适应滤波算法完成实验的仿真过程。主要比较LMS算法、NLMS算法以及从参考文献中引用的几种经过改进的变步长最小均方算法的性能,这些性能包括算法的收敛性,算法的收敛速度,算法的稳定性以及算法自身的计算复杂度四个方面。然后在此基础上提出一种综合性能优化算法,并将其与以上几种算法进行仿真实验和对比分析。针对已应用自适应滤波算法的系统进行实验验证。首先通过实验完成了PSD的标定,然后对比PSD线性度的实际检测值和理论值。将未应用自适应滤波算法的系统检测数据与应用了自适应滤波算法的系统检测数据进行对比,从而完成实验验证。本文研制的三维小角度测量系统可以达到预期设计目标,其测量精度优于0.3",测量范围在±10",分辨力为0.01",示值稳定性良好。
田健夫[10]（2019）在《一种新型的基于泰伯—莫尔效应的实时滚转角测量方法研究》文中研究指明滚转角的测量广泛应用于数字机床、导弹、船舰、飞机等领域,如确定机床转轴的旋转角度,确定弹体或者飞机的空间位置等。目前,滚转角测量存在精度低、实时性较差的问题,因此,高精度、实时测量是应用中亟待解决的关键问题。在众多的滚转角测量方法中,光学测量方法由于具有非接触性和测量精度高的显着优势,近几年逐渐成为研究热点。本文重点研究了基于Talbot-Moiré效应的滚转角测量方法,并研制了滚转角测量的实验样机,用于验证所提出的测量方法,同时对高精度、实时测量进行了实验研究。基于Talbot-Moiré效应的滚转角测量思想是将滚转角的变化转化成莫尔条纹间距的变化,然后通过图像采集设备获取莫尔条纹图像,再通过图像处理的方法求出莫尔条纹的间距,即可求出滚转角。本文主要研究内容如下:（1）在深入分析基于Talbot-Moiré效应的莫尔条纹形成原理和特点的基础上,提出滚转角的测量方法及验证方案。（2）针对目前所采用的莫尔条纹图像处理算法复杂的问题,在深入研究莫尔条纹图像特点的基础上,提出了图像抽样的方法,通过选取图像中能够清晰表征莫尔条纹特点的部分图像进行处理,减少了图像处理的运算量。针对直线拟合选点难的问题,提出了条纹边界线搜索法,提高了选点速度,简化了算法。（3）针对莫尔条纹的图像处理方法实时性差的问题,为提高运行速度,并使操作简单快捷,设计了可视化的客户端软件,采用C语言编写了图像处理程序,实现了莫尔条纹的实时处理、滚转角及中间运算结果的实时显示,为移植到各类嵌入式系统奠定了基础。系统测试结果表明,滚转角测量误差小于90角秒;基于C语言的实时测量时间小于500毫秒;基于Python语言的实时测量时间小于200毫秒。实验结果表明,所提出的测量方法具有较高的精度,测量时间可以满足实时测量的要求。
二、利用莫尔条纹的小角度测量装置（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、利用莫尔条纹的小角度测量装置（论文提纲范文）
（1）扫描激光雷达绝对角度高精度测量系统方案设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究意义及背景 |
| 1.2 国内外发展现状 |
| 1.3 主要研究内容及目标 |
| 2 扫描激光雷达的绝对角度测量 |
| 2.1 扫描激光雷达原理 |
| 2.2 扫描激光雷达的绝对角度校准 |
| 2.3 绝对角度测量技术 |
| 2.3.1 多码道角度测量 |
| 2.3.2 单码道角度测量 |
| 2.4 莫尔条纹测角技术 |
| 2.4.1 径向光栅辐射莫尔条纹 |
| 2.4.2 切向光栅莫尔条纹 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 绝对角度高精度测量系统设计 |
| 3.1 系统方案设计 |
| 3.2 绝对角度编码设计 |
| 3.2.1 绝对角度编码生成方法 |
| 3.2.2 二元域内本原多项式系数求解 |
| 3.2.3 绝对角度编码的译码方法 |
| 3.3 光学系统设计 |
| 3.3.1 LED阵列设计 |
| 3.3.2 准直聚焦透镜设计 |
| 3.3.3 成像光学结构参数确定 |
| 3.3.4 成像光学系统的仿真与优化 |
| 3.4 线阵CCD信号采集模块设计 |
| 3.4.1 TCD1304驱动时序分析 |
| 3.4.2 TCD1304驱动模块设计 |
| 3.4.3 滤波处理与A/D转化 |
| 3.5 实验系统搭建与测试 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 误差分析 |
| 4.1 绝对角度测量系统的误差分析 |
| 4.2 偏心误差的测量与补偿 |
| 4.2.1 偏心误差对精度的影响 |
| 4.2.2 偏心参数的测量 |
| 4.2.3 偏心误差的补偿 |
| 4.3 偏心误差补偿方法的仿真验证 |
| 4.4 误差测量与补偿 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 绝对角度测量系统在扫描激光雷达中的应用 |
| 5.1 应用方案 |
| 5.2 应用实验系统 |
| 5.3 实验观测 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间主要研究成果 |
（2）面向精密工程的多自由度测量方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及意义 |
| 1.2 国内外多自由度测量研究现状 |
| 1.2.1 基于准直光的测量方法 |
| 1.2.2 基于干涉的测量方法 |
| 1.2.3 基于光栅的测量方法 |
| 1.3 论文主要研究内容 |
| 第2章 单自由度测量方法研究 |
| 2.1 俯仰角和偏摆角测量 |
| 2.2 滚转角测量 |
| 2.2.1 莫尔条纹 |
| 2.2.2 激光准直法 |
| 2.3 轴向位移测量 |
| 2.3.1 零差干涉测量 |
| 2.3.2 外差干涉测量 |
| 2.4 水平和垂直平移测量 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于自准直的三自由度测量方法研究 |
| 3.1 三自由度同时测量原理 |
| 3.1.1 三自由度同时测量系统的组成 |
| 3.1.2 俯仰角和偏摆角测量 |
| 3.1.3 滚转角测量 |
| 3.2 三自由度测量系统的设计 |
| 3.2.1 光学设计 |
| 3.2.2 光源的选择 |
| 3.2.3 直角棱镜和滤光片设计 |
| 3.2.4 图像传感器的选择 |
| 3.2.5 机械结构 |
| 3.2.6 系统参数计算 |
| 3.3 十字丝图像处理 |
| 3.3.1 预处理 |
| 3.3.2 阈值分割 |
| 3.3.3 重心提取 |
| 3.3.4 直线拟合 |
| 3.4 误差分析 |
| 3.4.1 准直物镜焦距误差 |
| 3.4.2 直角棱镜制造误差 |
| 3.4.3 探测器误差 |
| 3.4.4 误差合成 |
| 3.5 实验结果与分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 基于偏振分光的五自由度测量方法研究 |
| 4.1 五自由度同时测量原理 |
| 4.1.1 五自由度同时测量系统的组成 |
| 4.1.2 俯仰角和偏摆角测量 |
| 4.1.3 滚转角测量 |
| 4.1.4 二维平移测量 |
| 4.2 激光光斑图像重心提取 |
| 4.3 系统参数计算 |
| 4.3.1 俯仰角和偏摆角测量参数 |
| 4.3.2 滚转角测量参数 |
| 4.3.3 水平和垂直平移测量参数 |
| 4.4 实验结果与分析 |
| 4.4.1 五自由度测量系统实验装置的构建 |
| 4.4.2 标定实验 |
| 4.4.3 稳定性实验 |
| 4.4.4 对比实验 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 多自由度测量系统的误差分析与补偿 |
| 5.1 光线漂移分析与补偿 |
| 5.2 光学元件的制造与安装误差 |
| 5.2.1 测量端的制造与安装误差 |
| 5.2.2 移动端的制造误差 |
| 5.2.3 误差合成 |
| 5.3 串扰误差分析与补偿 |
| 5.3.1 串扰误差产生的原因 |
| 5.3.2 串扰误差补偿模型 |
| 5.4 实验结果与分析 |
| 5.4.1 光线漂移的补偿 |
| 5.4.2 串扰误差的补偿 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
| 致谢 |
（3）基于无衍射光与道威棱镜的工作台多自由度误差测量方法（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 研究背景、目的及意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 多自由度误差光学测量技术 |
| 1.3.2 多自由度误差传感器测量技术 |
| 1.3.3 测量方法总结 |
| 1.4 主要研究工作及内容安排 |
| 第2章 工作台多自由度误差测量理论基础 |
| 2.1 无衍射光理论 |
| 2.1.1 无衍射光特性 |
| 2.1.2 无衍射光生成方法 |
| 2.1.3 平行光入射轴锥镜光强分布 |
| 2.2 无衍射光莫尔条纹理论 |
| 2.2.1 中心间距与莫尔条纹关系 |
| 2.2.2 中心间距测量 |
| 2.3 道威棱镜理论 |
| 2.3.1 道威棱镜通光特性 |
| 2.3.2 道威棱镜角度误差的分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 多自由度测量方案设计 |
| 3.1 无衍射光与道威棱镜的多自由度测量系统 |
| 3.1.1 测量系统工作原理 |
| 3.1.2 测量系统硬件构成 |
| 3.2 多自由度误差模型 |
| 3.2.1 测量点1 运动误差分析 |
| 3.2.2 测量点2 运动误差分析 |
| 3.2.3 多项自由度误差分解 |
| 3.3 测量点中心定位 |
| 3.3.1 测量点1 定心 |
| 3.3.2 测量点2 定心 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 仿真与实验验证 |
| 4.1 测量点位移仿真 |
| 4.2 实验测量验证 |
| 4.3 实验误差来源分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录:攻读硕士学位期间取得的科研成果 |
（4）基于机器视觉的重力场法加速度计校准方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究的目的与意义 |
| 1.2 MEMS加速度计校准方法研究现状 |
| 1.2.1 离心机法校准 |
| 1.2.1.1 精密离心机法校准 |
| 1.2.1.2 双离心机法校准 |
| 1.2.2 重力场法校准 |
| 1.2.2.1 重力场翻滚法 |
| 1.2.2.2 重力场法动态校准 |
| 1.2.3 MEMS加速度计校准方法综述 |
| 1.3 重力场定向方法研究现状 |
| 1.3.1 垂球定向法 |
| 1.3.2 液面自准直定向法 |
| 1.4 角度测量方法研究现状 |
| 1.4.1 机械式和电磁式测角技术 |
| 1.4.2 光学测角技术 |
| 1.4.2.1 圆光栅法 |
| 1.4.2.2 激光干涉法 |
| 1.4.2.3 剪切干涉法 |
| 1.4.2.4 自准直法 |
| 1.4.3 角度测量方法综述 |
| 1.5 图像特征提取研究现状 |
| 1.5.1 图像噪声去除方法 |
| 1.5.2 图像特征提取方法 |
| 1.5.2.1 形状特征提取 |
| 1.5.2.2 边缘特征提取 |
| 1.5.2.3 区域特征提取 |
| 1.6 论文的主要内容与结构 |
| 第二章 基于剪切干涉的机器视觉角度测量方法 |
| 2.1 基于剪切干涉的机器视觉角度测量原理 |
| 2.1.1 剪切干涉原理 |
| 2.1.2 剪切干涉仪角度测量原理 |
| 2.1.3 剪切干涉角度测量 |
| 2.1.4 剪切量机器视觉测量原理 |
| 2.2 基于剪切干涉的机器视觉角度测量系统搭建 |
| 2.2.1 剪切干涉光学系统设计 |
| 2.2.2 机器视觉测量系统设计 |
| 2.2.3 基于剪切干涉的机器视觉角度测量系统搭建 |
| 2.3 剪切量视觉测量方法 |
| 2.3.1 干涉条纹间距特征提取 |
| 2.3.2 剪切量特征提取 |
| 2.4 剪切干涉角度测量实验及结果分析 |
| 2.4.1 基于剪切干涉的机器视觉角度测量仿真实验 |
| 2.4.2 基于剪切干涉的角度测量实验结果 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 自准直法机器视觉角度测量 |
| 3.1 基于自准直的机器视觉方法角度测量原理 |
| 3.1.1 基于自准直的机器视觉角度测量原理 |
| 3.1.1.1 自准直旋转角度测量原理 |
| 3.1.1.2 基于自准直的重力场定向原理 |
| 3.1.1.3 基于自准直原理的旋转角度测量光学系统 |
| 3.1.2 自准直机器视觉角度测量原理 |
| 3.2 激光自准直机器视觉角度测量系统搭建 |
| 3.2.1 自准直法角度测量系统设计 |
| 3.2.2 机器视觉测量系统设计 |
| 3.2.3 基于自准直的机器视觉角度测量系统 |
| 3.3 光斑间距和标志图像特征提取方法 |
| 3.3.1 标定标志圆心间距测量 |
| 3.3.2 光斑间距测量 |
| 3.4 旋转角度测量实验及结果分析 |
| 3.4.1 旋转角度测量实验步骤 |
| 3.4.2 重力场定向与转台旋转角度测量结果 |
| 3.4.2.1 图像特征提取结果 |
| 3.4.2.2 重力场定向结果 |
| 3.4.2.3 旋转角度测量结果 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于机器视觉的重力场法加速度计校准实验结果 |
| 4.1 重力场法加速度计机器视觉校准系统 |
| 4.1.1 重力场法加速度计校准 |
| 4.1.1.1 加速度计灵敏度幅值静态校准 |
| 4.1.1.2 加速度计灵敏度幅值动态校准 |
| 4.1.2 基于机器视觉的重力场法加速度计校准系统 |
| 4.2 基于机器视觉的重力场法加速度计校准系统程序设计 |
| 4.2.1 校准程序设计 |
| 4.2.2 重力场定向程序设计 |
| 4.2.3 转台旋转角度测量程序设计 |
| 4.3 加速度计灵敏度幅值校准流程 |
| 4.4 加速度计灵敏度幅值校准结果分析 |
| 4.4.1 灵敏度幅值静态校准结果 |
| 4.4.2 灵敏度幅值动态校准结果 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 校准系统不确定度分析 |
| 5.1 基于机器视觉的重力场法加速度计校准灵敏度幅值测量模型 |
| 5.2 不确定度分析评定 |
| 5.2.1 角度测量系统的不确定度 |
| 5.2.2 加速度计灵敏度幅值的不确定度 |
| 5.3 基于不确定度分析的校准系统优化设计 |
| 5.3.1 收敛性分析 |
| 5.3.2 IQR分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 研究成果及发表的学术论文 |
| 导师及作者简介 |
| 附件 |
（6）提高便携关节式坐标测量机测角精度的圆光栅自标定技术研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文研究的主要内容与章节安排 |
| 第二章 旋转关节测角误差补偿技术理论研究 |
| 2.1 圆光栅传感器测角原理 |
| 2.2 圆光栅测量误差源 |
| 2.2.1 安装误差 |
| 2.2.2 分度误差 |
| 2.2.3 轴系晃动误差 |
| 2.2.4 电子细分误差 |
| 2.3 角度测量差值函数拟合模型 |
| 2.3.1 分段线性插值函数拟合模型 |
| 2.3.2 三次样条插值函数拟合模型 |
| 2.3.3 多项式拟合函数模型 |
| 2.3.4 谐波拟合函数模型 |
| 2.3.5 基于神经网络的函数拟合模型 |
| 2.3.6 不同函数拟合模型对比 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 多读数头自校准模型研究 |
| 3.1 自校准算法原理 |
| 3.2 双读数头优化原理 |
| 3.3 三读数头优化原理 |
| 3.4 优化布局方案仿真 |
| 第四章 数据采集与处理系统 |
| 4.1 数据采集与处理系统原理与结构设计 |
| 4.2 数据采集硬件设计方案与实现 |
| 4.2.1 主控芯片 |
| 4.2.2 角度数据采集模块设计 |
| 4.2.3 通信模块设计 |
| 4.2.4 单片机最小系统电路设计 |
| 4.3 数据采集与处理系统软件设计方案 |
| 4.3.1 数据采集系统软件设计 |
| 4.3.2 数据处理系统软件设计 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 圆光栅自标定优化布局模型验证实验 |
| 5.1 实验系统搭建 |
| 5.1.1 多面棱体测角系统 |
| 5.1.2 自校准系统 |
| 5.2 圆光栅测角数据曲线拟合模型对比 |
| 5.2.1 数据采集与处理 |
| 5.2.2 基于径向基函数网络的测角差值曲线拟合模型 |
| 5.2.3 基于谐波分析的测角差值曲线拟合模型 |
| 5.2.4 两种曲线拟合模型效果对比 |
| 5.3 圆光栅自校准实验 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况 |
（7）杨氏弹性模量测量实验综述（论文提纲范文）
| 1 杨氏模量及其测量概述 |
| 2 杨氏模量的测量方法 |
| 2.1 静态拉伸法 |
| 2.1.1 光学测量法 |
| 2.1.2 电学测量法 |
| 2.2 动态共振法 |
| 2.3 梁弯曲法 |
| 2.4 超声波测量法 |
| 3 总结 |
（8）基于二维栅格的泰伯-莫尔效应的微小角度测量的理论和实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 微小光学的发展概述 |
| 1.2 二元光学理论 |
| 1.3 变折射率微光学 |
| 1.3.1 离子交换术 |
| 1.3.2 光刻技术 |
| 1.3.3 蚀刻技术 |
| 1.3.4 直写技术 |
| 1.4 微小光学元件的复制技术 |
| 1.5 阵列光学的理论 |
| 1.6 微小角度的常用测量方法 |
| 1.7 本文主要研究内容及意义 |
| 第2章 二维栅格泰伯效应及莫尔条纹 |
| 2.1 衍射光栅 |
| 2.2 光栅的衍射理论 |
| 2.3 光栅的泰伯效应 |
| 2.3.1 透射光栅泰伯效应 |
| 2.3.2 矩形光栅的泰伯效应 |
| 2.4 光栅的莫尔条纹 |
| 2.4.1 两种不同的莫尔条纹 |
| 2.4.2 莫尔条纹的三种成像原理 |
| 2.4.3 莫尔条纹的应用 |
| 2.4.4 光栅叠栅条纹的分布 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于二维栅格泰伯—莫尔效应微小角度的研究 |
| 3.1 二维光栅产生的菲涅洱衍射——泰伯效应 |
| 3.2 二维光栅的叠栅条纹 |
| 3.3 光学原理的微小角度测量 |
| 3.4 二维栅格泰伯效应分析 |
| 3.5 二维栅格莫尔条纹分析 |
| 3.6 二维光栅微小角度的测量原理 |
| 3.7 实验验证以及数据分析 |
| 3.8 实验结论 |
| 第4章 结束语 |
| 4.1 主要内容回顾 |
| 4.2 本文的不足之处 |
| 4.3 后期展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士期间工作情况 |
（9）三维小角度测量系统中温度波动误差的自适应滤波研究与应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 研究目的及意义 |
| 1.3 国内外角度测量技术发展现状 |
| 1.3.1 机械测角法 |
| 1.3.2 电磁测角法 |
| 1.3.3 光学测角法 |
| 1.4 国内外自适应信号技术处理发展现状 |
| 1.4.1 自适应信号处理技术的发展历史 |
| 1.4.2 自适应滤波算法的研究现状 |
| 1.5 本文研究的主要内容 |
| 第2章 自适应滤波原理及算法的研究 |
| 2.1 自适应滤波器 |
| 2.1.1 自适应滤波器的基本原理 |
| 2.1.2 自适应滤波器的组成结构 |
| 2.1.3 自适应滤波器的相关特性 |
| 2.1.4 自适应滤波器的应用场景 |
| 2.2 自适应滤波算法原理 |
| 2.2.1 最小均方算法原理 |
| 2.2.2 归一化最小均方算法原理 |
| 2.2.3 递归最小二乘算法原理 |
| 2.2.4 Sigmoid函数变步长最小均方算法原理 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 三维小角度测量系统的设计 |
| 3.1 三维小角度测量系统的总体设计 |
| 3.2 光学自准直系统的设计 |
| 3.2.1 PSD的性能指标 |
| 3.2.2 激光器的性能指标 |
| 3.2.3 反射镜和物镜的性能指标 |
| 3.3 PSD信号调理电路的设计 |
| 3.3.1 数据处理电路的设计 |
| 3.3.2 放大滤波电路的设计 |
| 3.4 嵌入式电路的设计 |
| 3.4.1 嵌入式总体设计框图 |
| 3.4.2 AD采样模块的设计 |
| 3.4.3 控制模块的设计 |
| 3.4.4 显示模块的设计 |
| 3.5 测量系统软件的设计 |
| 3.5.1 AD采样子程序 |
| 3.5.2 角度计算子程序 |
| 3.5.3 显示子程序 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 三维小角度测量系统的滤波算法研究 |
| 4.1 自适应滤波算法的比较分析 |
| 4.1.1 LMS算法 |
| 4.1.2 NLMS算法 |
| 4.1.3 变步长最小均方算法 |
| 4.2 自适应滤波算法的仿真研究 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 测量系统中自适应滤波算法的实验结果验证 |
| 5.1 二维PSD的标定实验与数据分析 |
| 5.1.1 实验环境的配置 |
| 5.1.2 二维PSD的标定实验 |
| 5.2 自适应滤波系统的实验验证 |
| 5.2.1 实验环境的配置 |
| 5.2.2 未应用自适应滤波算法的检测结果 |
| 5.2.3 应用自适应滤波算法的检测结果 |
| 5.3 三维小角度的计算 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（10）一种新型的基于泰伯—莫尔效应的实时滚转角测量方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 角度测量技术的研究概况 |
| 1.2.1 机械式测角技术 |
| 1.2.2 电磁式测角技术 |
| 1.2.3 光学测角技术 |
| 1.3 滚转角测量研究现状 |
| 1.3.1 干涉法 |
| 1.3.2 偏振法 |
| 1.3.3 几何法 |
| 1.4 本文研究内容 |
| 第2章 基于Talbot-Moiré效应的滚转角测量原理 |
| 2.1 光栅分类 |
| 2.2 光栅衍射理论 |
| 2.3 莫尔条纹形成的原理与特点 |
| 2.4 泰伯效应理论 |
| 2.5 滚转角公式 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 莫尔条纹图像处理方法 |
| 3.1 图像灰度化和去噪 |
| 3.2 图像增强 |
| 3.3 图像二值化 |
| 3.4 图像细化 |
| 3.5 直线拟合数据点选取 |
| 3.6 图像取点后拟合 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 测量方法验证 |
| 4.1 验证系统结构 |
| 4.2 主要部件的选型 |
| 4.2.1 光源 |
| 4.2.2 CMOS |
| 4.2.3 光栅 |
| 4.2.4 数显表 |
| 4.2.5 角度传感器 |
| 4.3 机械结构 |
| 4.4 图像处理软件设计 |
| 4.4.1 软件架构 |
| 4.4.2 基于Python的软件设计 |
| 4.4.3 基于C语言的软件设计 |
| 4.5 系统测试与方法验证 |
| 4.5.1 上位机软件功能测试 |
| 4.5.2 光学系统精度测试 |
| 4.5.3 图像处理时间测试 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间公开发表论文及着作情况 |
| 附录 |
四、利用莫尔条纹的小角度测量装置（论文参考文献）
- [1]扫描激光雷达绝对角度高精度测量系统方案设计[D]. 席泽华. 西安理工大学, 2021(01)
- [2]面向精密工程的多自由度测量方法研究[D]. 孙闯. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所), 2021(08)
- [3]基于无衍射光与道威棱镜的工作台多自由度误差测量方法[D]. 刘凡. 湖北工业大学, 2020(12)
- [4]基于机器视觉的重力场法加速度计校准方法研究[D]. 何姝熳. 北京化工大学, 2020(02)
- [5]扭转角测量系统中焦距误差分析[J]. 杨文昌,王志乾,宋卓达,杜闻,李勤文. 应用光学, 2020(03)
- [6]提高便携关节式坐标测量机测角精度的圆光栅自标定技术研究[D]. 张润. 合肥工业大学, 2020(02)
- [7]杨氏弹性模量测量实验综述[J]. 段阳,杨浩林,伍泓锦,贾欣燕,樊代和. 物理与工程, 2020(03)
- [8]基于二维栅格的泰伯-莫尔效应的微小角度测量的理论和实验研究[D]. 徐星. 西南大学, 2020(01)
- [9]三维小角度测量系统中温度波动误差的自适应滤波研究与应用[D]. 李佳. 哈尔滨理工大学, 2020(02)
- [10]一种新型的基于泰伯—莫尔效应的实时滚转角测量方法研究[D]. 田健夫. 东北师范大学, 2019(09)