【摘要】：隨著三維絕對位移系統(tǒng)的不斷研究,很好的滿足了高速發(fā)展的工業(yè)測量需求�；邳c衍射干涉的三維測量系統(tǒng)以其便攜性和實時性功能為無導軌三維測量提供了一種可行的方法。本文針對僅有一個光纖對的單路點衍射三維測量系統(tǒng)在與條紋平行的橫向方向上有著測量精度差的問題,提出了基于雙路點衍射干涉的三維絕對測量系統(tǒng)。主要研究內(nèi)容如下:(1)介紹了單路點衍射干涉系統(tǒng)模型,通過三維絕對測量數(shù)學原理以及數(shù)學模型分析,得到僅一個光纖對的點衍射干涉系統(tǒng)存在的橫向兩個正交方向上的位移靈敏度不同的問題,提出雙路點衍射干涉系統(tǒng)的整體設計,并概述了整個實驗的測量流程。(2)對快速粒子群算法進行了優(yōu)化以及最優(yōu)參數(shù)的設置,將搜索方案進行了改進以提高系統(tǒng)在實際應用中抗干擾能力、測量精度和速度。仿真對比了單路與雙路點衍射干涉系統(tǒng)的測量精度。在加入5nm隨機噪聲的仿真中,雙路點衍射干涉系統(tǒng)同時實現(xiàn)了三個方向上優(yōu)于亞微米量級測量。(3)分析了基于雙路點衍射干涉技術(shù)的三維絕對測量系統(tǒng)的實際測量范圍與理論上三維絕對位移測量范圍沒有限制情況不符的幾個主要因素,包括光纖點衍射波前孔徑角、CCD性能、激光器功率和探頭結(jié)構(gòu)等。(4)根據(jù)理論仿真設計搭建了雙路點衍射干涉系統(tǒng)的硬件平臺,設計加工了亞微米孔徑光纖探頭并根據(jù)系統(tǒng)流程設計了基于MATLAB的軟件平臺,最后與海克斯康三坐標測量機的進行了比對實驗。通過對系統(tǒng)模型、測量光路、測量探頭以及重構(gòu)算法的改進,本文提出的雙路點衍射干涉系統(tǒng)很好的解決單路點衍射干涉系統(tǒng)三個方向存在測量精度不一致問題,最終實現(xiàn)三個方向上微米量級的測量。
【學位授予單位】：中國計量大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TP391.41;O436.1
【圖文】：

的背景及意義業(yè)的飛速發(fā)展，為達到高精度以及快速測技術(shù)[1-4]。三坐標測量機就是一種高精度的障的重要手段，在定位、逆向工程以及尺圖 1.1 所示為一種常見的三坐標測量機。但度價格昂貴的長導軌以及高平面度的大理同時，三坐標測量機屬于精密儀器，選擇尺寸、重量以及周圍環(huán)境狀況[8]。在三坐放置于大理石平臺上，而在實際加工生產(chǎn)，更重要的是還有一些測量目標無法搬到成本及維護費用昂貴，故限制了其應用與龐大，重量大等原因，不能滿足大型測量

2圖 1.2 API Radian 激光跟蹤儀光學測量方法的不斷發(fā)展，其中用最為普遍。結(jié)構(gòu)光測量方法主編碼，對采集到結(jié)構(gòu)光圖案進行標表面三維坐標的測量[11]。雙目，通過雙目對三維場景存在的視一像點的精確快速匹配[12]。相關(guān)不夠成熟，精度相對于三坐標機在較大差距。國內(nèi)的廠家和研究難，無法實現(xiàn)推廣應用。為了能，發(fā)展無導軌三維測量，實現(xiàn)便標。

圖 1.3 絕對位移測量分類測量法主要包含脈沖法[13-15]和相位差法[16-18]。脈沖測距往返時間的差來獲得被測目標距離。激光經(jīng)過瞄準準直標反射回來后，被接收器采集。設光速為 c，從發(fā)出到接時間差 t，則被測目標到測量儀器之間的間距 L 為：1.2L ct鐘頻率為 f，讀數(shù)為 n，距離 L 為：1.2 2cnL ctf 距法主要對激光來回時間的測量，應用于遠距離測量（高（大于 1m），測量距離主要由激光發(fā)出的功率以及光定，而且測量得到的時間間隔測量的精度就決定測量距測距法是對發(fā)射出的調(diào)制光以及被測量目標反射獲得的

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