基于复合位姿的二维自校准研究

自校准与校准相比,无需精度等级高于被校准对象的标准样板,能以较低的条件成本实现精密测量仪器系统误差的校准。二维自校准中的标准样板常采用初始、相对旋转和平移的传统三位姿组合。位姿之间相互独立且所有位姿变换均以初始位姿为基础。采用旋转和平移两种位姿复合后的位姿,能避免两次位姿变换之间必须将标准样板回归初始位姿的冗余操作,简化了二维自校准流程。基于复合位姿的二维自校准经仿真实验证明能在模拟噪声环境中有效分离被校准对象的误差,其不确定度与传统非复合位姿组合的相等。复合位姿的引入不影响二维自校准的噪声抑制能力。在影像测量仪上实施二维自校准实验,采用包含复合位姿的三位姿组合的二维自校准分离的工作台系统误差接近传统三位姿组合。两种位姿组合对应的工作台系统误差结果相差0.167μm。另外通过采用包含复合位姿的四位姿组合的实验结果,进一步论证了基于复合位姿的二维自校准效果。

基于最小二乘法的自校准位姿方案

基于辅助测量装置中栅格板的不同位姿,构建了有关工作台误差和栅格板误差的数学模型。根据最小二乘原理将误差方程转化为正规方程。通过研究位姿方案对关系矩阵的秩的影响,归纳总结了位姿与自校准模型之间的规律。依据方程具备最小二乘解的条件,自校准过程中栅格板必须在初始位姿的基础上经过旋转90°及平移的位姿变换,并进行了仿真。研究结果表明,只有包含三种基本位姿的位姿方案才能使仿真计算值接近真实值,此基本三位姿是实现最小二乘法自校准的充分必要条件。

用于表面形貌测量的扫描白光干涉技术进展

扫描白光干涉术是目前最精确的表面形貌测量技术之一,被广泛应用于工业与科研领域。从发明至今的三十余年间,在精密光学、半导体、汽车及航天等先进制造领域的需求牵引下,该技术不断取得新的进展与突破。本文从技术应用、方法和算法创新、系统设计、理论模型、校准与误差补偿等方面,总结了过去二十年扫描白光干涉技术的重要进展,对该领域进一步发展提出了展望。