基于光栅尺测量的明渠流量计校准装置及其在线校准方法研究

明渠流量计是监测水流量的一种计量器具,广泛应用于各行各业。因其不便拆卸、堰槽设计不规范、校准方法缺失等原因,使得明渠流量计在线溯源成为业内亟需解决的难题。该文开发出一款基于光栅尺测量的明渠流量计校准装置,并应用该装置研究出模拟液位法的明渠流量计在线校准方法。该方法克服了标准液位计法及流速面积法等现有溯源方法存在的不足,具有操作简便、测量准确、模拟水位可调、过程智能化等特点,为明渠流量计在线溯源提供技术支撑。

光栅尺在数控机床中的安装调试与参数设置研究

提高机床精度、稳定性的方法很多,其中高精度、高分辨率和高可靠性光栅尺位移测量装置被广泛应用于数控机床的位移测量,是高精度、高速度数控机床的首选检测元件。闭环控制系统数控机床通过利用光栅尺莫尔条纹的放大效应、误差均化特性、其移动与栅距移动成比例的特点,对数控机床的运动部件进行实时测量和反馈控制,确保运动部件的精确位置。光栅尺在数控机床上通过两种安装方式安装后需要通过反复调试验证是否已经达到光栅尺的测量精度和稳定性,再通过参数设置并生效后光栅尺才能在机床工作过程中正常工作,从而确保数控机床的加工精度、加工稳定性。

浅析直线光栅尺的工作原理

光栅尺被广泛应用于数控机床,它可以准确地确认机器的直线轴的实际位置,并且能够根据数控系统的提示进行校准,从而确保设备的高效运行。本文对直线光栅尺的工作原理、结构特性做了简要分析。

高精度平面光栅尺测量系统减振技术研究

高精度平面光栅尺测量系统的测量精度直接影响浸没光刻机硅片台的定位精度和稳定时间.考虑到安装在平面光栅尺载体上的平面光栅尺因其载体固有频率较低,易受到主基板残余振动和高速硅片台气压扰动而产生振动,因此研究平面光栅尺载体的减振技术意义重大.文中阐述了一种新型平面光栅尺载体减振方法,围绕热解耦技术和粘滞阻尼吸振技术,进行理论建模、仿真分析和测试评价.结果表明粘滞阻尼器和柔性结构并联系统可以显著改善平面光栅尺载体结构动态特性,提升平面光栅尺测量系统的测量精度及缩短硅片台的稳定时间.

LB383C光栅尺

海德汉全新推出的LB383C光栅尺,是一款增量式封闭光栅尺,用于大型机床,具有高信号质量、高可靠性和易于安装的特点。LB383C光栅尺的测量长度为440 mm~72040 mm,系统精度可达±5μm。通过使用METALLUR刻线钢带,以及带有大扫描窗口的ASIC集成扫描芯片。

基于双光栅尺的高速高精度位移测量方法

提出了一种基于双光栅尺的高速高精度位移测量方法。在分析光栅尺测量原理的基础上,探讨双光栅尺信号的切换合成;通过对莫尔条纹电子细分计数脉冲切换误差的分析,研究减小切换合成误差的方法;采用可编程逻辑器件FP-GA设计信号处理电路,并通过逻辑、时序仿真,验证了本方法的可行性。实验结果表明:此方法在光栅尺移动速度>1m/s时,具有10 nm分辨率,可满足新一代运动定位系统对高速高精度位移测量的要求。

绝对式光栅尺母尺刻划曝光系统

提出了基于数字微镜器件(DMD)的双曝光头总体结构,该结构可同时刻划母尺的周期和非周期两个光栅码道。单曝光头包含曝光光源、调焦光源、DMD和投影镜头四部分,曝光光源由激光器、准直镜组、二维微透镜阵列和场镜组成。本文利用光学软件TracePro设计该光源,实现了能量的平顶分布,在14mm×10mm的照明面上均匀性达到95%以上。利用光学软件Zemax设计了工作在双波段(曝光光源0.403～0.407μm和调焦光源0.525～0.535μm)的共焦投影镜头,采用了二向色镜和分光棱镜使其能在曝光的同时进行实时调焦,优化后的系统在曝光波段和调焦波段均达到衍射极限,最大畸变为0.009%。与传统的光栅尺刻划技术对比,设计的曝光系统具有工艺简单、制作速度快、精度高等优势,可用于长、超长计量光栅的制作。

光栅尺测量精度误差补偿系统研究

文章主要研究影响光栅尺测量精度的因素,探索提高测量精度的途径。通过研究影响光栅尺测量精度的因素分析了其静态误差模型;然后,通过设计可调的光栅尺误差检测平台并结合优化的测量方案对各个测量点进行了大量的误差检测,并分析了各个测量点测量误差的统计特性,再对检测结果进行正态分布检验,获得了较为准确真实的光栅尺测量误差曲线,验证了其静态误差模型;最终在光栅尺数显系统分别采用全程线性补偿及分段线性补偿方法对光栅尺测量误差进行修正。实验结果经第三方计量机构检测表明:经一次全程线性补偿后,在直线光栅尺90mm测量长度内,测量精度由0~19.42μm提高到-3.26~1.32μm,经二次分段线性补偿后,测量精度提高到-1.453~0.9332μm。

数据采集系统中光栅尺信号处理方法的研究

本文详细分析了数据采集卡对光栅尺信号的采集处理的全过程,并给出提高其精度的四种不同的鉴相倍频方法。

利用弧形光栅尺测量大型转轴扭矩的原理研究

利用弧形光栅尺的旋转微位移测量功能,组建一组测量体系,用于测量巨型转轴的扭矩。采用四组相同的弧形光栅尺同时测量两截面的相对转角,通过多点测量实现误差均化,得出了消除转轴直径对测量影响的公式,使仪器的环境适应能力得到了极大地提高。根据不同的工作情况,提出了相应的动态测量扭矩的计算方程。实现了大型机械设备主传动的动力监测,为设备自动化、智能化奠定了基础。

光栅尺测长式激光差动共焦曲率半径测量系统

为了增强高精度曲率半径测量仪器的抗环境干扰能力,满足现场使用需求,研制了一套基于光栅尺测长的激光差动共焦曲率半径测量系统。该系统利用差动共焦轴向光强响应曲线的过零点对应系统物镜聚焦焦点这一特性,对被测样品的猫眼位置及共焦位置进行精确瞄准定位,并借助光栅尺测长得到透镜猫眼位置与共焦位置之间的距离,实现曲率半径的测量。实验表明,该系统相对测量精度优于5×10-6,满足高精度曲率半径测量的精度需求。

不同结构绝对光栅尺的误码机制研究

针对光栅尺具有断电位置复位、无累计误差、高精度优点,在光学隔振平台上分别建立开放式和封闭式绝对光栅尺实验系统,绝对光栅尺采用图像识别原理,以气浮直线电机ArotechABL1500为参考对象,使用激光干涉仪RENISHAW XL-80校核精度,研究不同结构绝对光栅尺的误码特点及原因。通过对比实验及研究分析,表明封闭式绝对尺相对于开放式绝对尺的误码率要高,开放式绝对式光栅尺的误码率为3%,封闭式绝对式光栅尺的误码率为8%。

一种线阵CCD融合光栅尺的高精度尺寸测量新方法研究

为了解决数字图像亚像素级高精度尺寸检测问题,采用了基于人工神经网络的线阵相机镜头畸变矫正方法,比传统的多项式拟合法矫正精度高且操作简便;提出了将光栅尺融入线阵相机扫描机构的新方法,利用高精度光栅尺测位移信号触发线阵CCD图像采集动作,精确获取线阵相机扫描目标的亚像素级图像。实验证明,新的测量技术可在对运动系统要求不高的情况下获取高精度图像,图像检测精度可以达到1μm。

用光栅尺测量金属线胀系数

线胀系数是表征物质膨胀特性的重要参数。介绍了用光栅尺和恒温控制的方法来测量金属的线胀系数的原理、方法和实验装置,给出了测定结果。结果表明,该方法减小了实验误差,得到了预期的结果,体现了新型传感器在实验技术中应用的优点。

光栅尺动态测量仪

阐述了利用激光差外干涉法,检查光栅尺准确度的原理,并介绍了根据这一原理而研制成的“光栅动态测量仪”的特点。该仪器在2.2m范围内的测量准确度为±1.5μm并且在生产线上已经可靠地工作了三年。

正弦波光栅尺信号的方波相移式细分法及应用

针对正弦波式光栅尺幅值相位细分法中对模数转换处理要求高、软件计算复杂、实时性不强等问题,提出了一种基于方波相移的光栅尺信号检测方法。该方法先将正弦波转换成方波,再从两路方波信号的相对相位位移中提取出光栅尺位移信号,电路简单,软件处理容易,细分精度取决于微处理器主频,对光栅尺信号的正弦近似程度要求不严格。此外,当光栅尺栅距在满足一定条件下与永磁直线同步电机进行一体化设计时,还能直接获得电机动子初始位置。最后,通过实验验证了该方法的可行性,光栅尺的细分精度为0.09μm,直线电机伺服系统的定位控制精度为±0.9μm。

基于光栅尺反馈的高精度步进电机位移台系统开发

为提高轮胎轮廓扫描仪两侧定位精度,开发了一款以步进电机位移台为执行元件,光栅尺传感器为反馈元件的控制系统。在不改变步进电机位移台丝杠加工精度及信号传输质量的情况下,通过上位机程序与光栅尺反馈,实现对位移台位移量的PID控制,提高了位移台精度。将步进电机在行程中的绝对误差由0.5mm降低并控制在0.005mm左右,达到系统精度要求。

直线光栅尺的精度评价及标定方法研究

直线光栅尺栅距误差与累积误差是衡量直线位移基准及测量精度的两个核心指标,为提升光栅尺精度的标定评价方法及误差补偿的精准度,文章基于光栅尺曝光刻线原理分析了影响光栅尺精度的误差源,提出了一种光栅条纹的最小区域法的评定方法,基于10种典型的光栅条纹特征总结出了最小区域法栅距误差表达式,诠释了最小区域面积及平均线宽的栅距误差评定方法,并对累积误差和热膨胀系数的标定及评价方法进行了理论阐述,研究给出了直线光栅尺精度检测试验方法及流程;试验结果表明,1000mm长光栅尺的拼接误差±25nm,最大栅距误差<43nm,累积误差<1μm,验证了精度评价及标定方法的准确性,可用于工程应用。

绝对式光栅尺测量精度补偿方法研究

文章研究绝对式光栅尺测量精度的影响因素,探索提高绝对式光栅尺测量精度的补偿算法。通过分析绝对式光栅尺测量精度的影响因素设计出绝对式光栅尺测量精度检测平台,在该平台上进行多次精度测量,得到误差曲线;根据误差曲线的特性,依次采用一次线性补偿,分段线性补偿和基于径向函数的神经网络补偿算法进行修正,并写入到绝对式光栅尺读数头内。从实验结果显示,绝对式光栅尺经过一次线性算法补偿后,精度提高到2.8μm,经过分段线性算法补偿后精度提高到1.08μm,经过基于径向函数的神经网络算法补偿后精度可提到0.65μm。表明以上三种算法都能达到对绝对式光栅尺测量精度进行补偿目的,对绝对式光栅尺精度的提高具有较大意义。

LIDA485直线光栅尺在PMSLM位置与速度检测中应用研究

针对永磁同步直线电动机(PMSLM)的位置检测问题,运用LIDA485直线光栅尺,设计出位置检测电路,分析检测过程与机理,提出检测实现方法,结合霍尔传感器提出初始位置检测方法,最后还介绍了基于LIDA485直线光栅尺的速度检测过程与基本原理。