采用小波阈值的时变光栅莫尔信号去噪方法

莫尔光栅的纳米级测量需要对莫尔信号进行高倍细分,而高倍细分的精度往往受到高斯白噪声的影响。将莫尔信号视为稳态模型进行去噪分析与处理时存在信号频率相对固定的缺陷,根据信号的频率是大范围可变的,且噪声分布在整个频率范围内,提出了一种更符合实际的时变模型,并采用小波阈值去噪法对信号进行处理。对时变莫尔信号进行了建模,对小波去噪原理及阈值去噪法进行了分析,经大量实验对比,选用Sym8小波基、分解尺度为6、阈值准则为Heursure的软阈值法去噪效果最好。去噪后,光栅莫尔信号接近理想信号,使莫尔信号的细分倍数达到1000倍。

光栅莫尔信号正交误差实时补偿研究

针对光栅读数头输出信号存在正交误差的问题,提出基于坐标旋转数字式计算机算法(CORDIC)的正交误差实时补偿方法。针对CORDIC算法在正余弦信号角度解算时存在误差较大区间以及在正余弦信号峰值区间角度解算灵敏度低的问题,引入向量模式双迭代方法抑制CORDIC算法因迭代收敛过快而带来的角度解算误差,并结合局部查表法消除信号峰值区间的角度解算误差。正交误差补偿过程包括相位解算、相位补偿和信号重构3个环节。以解算出的角度值为对象进行整周期误差角度的实时补偿,采用CORDIC算法旋转模式根据补偿后的角度值重构余弦信号,实现对莫尔信号正交误差的实时补偿。以FPGA为平台实现该补偿方法并验证其相位差检测和补偿效果,实验表明信号在正交误差[1°,10°]时,相位检测误差在±0.04°以内;信号在不同频率不同相位差时,补偿后其相位最大误差在±1°以内,平均误差在±0.1°以内,均方差在0.5°以内,证明该方法可有效实现对莫尔信号正交误差的实时补偿。

基于差动莫尔信号的超高精度对正系统

为实现压印光刻中套刻对正超高精度的要求,采用基于斜纹结构光栅差动莫尔信号对正技术。利用光电接收器件阵列组合接收光栅产生的莫尔条纹信号,得到x,y方向的对正偏差信号。通过对基本莫尔信号和差动莫尔信号的分析对比,证明了差动莫尔信号具有更好的灵敏度,并在差动模式的基础上采用Chebyshev数字滤波器进行去噪,最终实现±20nm重复对正精度,达到100nm压印光刻的对正精度的要求。

基于修正莫尔信号的超精密定位技术(英文)

提出了一种新的超精密定位方法,该方法基于修正莫尔技术,以衍射光栅作为定位标记,可有效提高位置检测信号的灵敏度,且结构简单.建立了双光栅位移测量的数学模型,并进行了计算机仿真,用实验验证了激光莫尔信号特性的理论计算结果与实验测定结果的一致性.在此基础上,构建了一套以工业控制计算机为核心的精密定位装置,以修正莫尔信号为控制信号,由微机控制实现精密自动定位.系统通过软硬件方面的一系列抗干扰措施,确保了定位的高精度.实验结果表明基于修正莫尔信号的全自动精密定位装置可获得5nm的位移分辨率及±0 5μm的定位精度.

非正交光栅莫尔信号数字细分方法与实现

本文对非正交光栅莫尔信号细分方法展开研究,提出了基于信号采集、预处理和细分架构的非正交光栅莫尔信号数字细分的方案,在FPGA平台上完成32?512倍信号细分。针对电路系统中信号幅值比和采样率参数进行分析,建立了莫尔信号幅值偏差的数学模型,明确信号幅值比k与周期细分数N的量化关系,实验证明,信号幅值偏差补偿要求随细分值增加而逐渐增高。建立了信号频率/采样率的数学模型,明确信号频率与采样率之比f/fs与周期细分数N的量化关系,实验证明,信号频率与采样率之比随细分值增加而逐渐降低。

计量光栅莫尔信号微控制器细分技术的研究

计量光栅位移传感器输出的两路正交莫尔信号包含了位移的全部信息,通过对其进行数据采样和数据处理可以达到对莫尔信号高倍细分的目的。本文提出了一种新的细分算法,给出了以微控制器为核心的细分电路结构和工作原理,并分析了这种细分方法的分辨力。

莫尔信号传感器光栅倾斜角度对精密定位准确度的影响

介绍利用激光干涉莫尔信号的精密定位方法，给出激光莫尔信号传感器光栅设定角度误差时的莫尔信号位移特性，以此说明了光栅设定的角度倾斜如何影响精密定位装置的定位准确度。

基于激光莫尔信号精密定位装置的高速高精度定位控制

介绍了激光干涉莫尔信号差动式精密定位方法,提出了精密定位装置的粗控和微控两段式控制方式,扩大了装置的定位控制范围,又有效地缩短精密定位时间,实现装置宽控制范围的高速高精度控制。

基于莫尔信号的超精密复合定位研究

应用光学理论研究了透射式激光莫尔信号的位移特性,建立了衍射莫尔信号强度与对应位移的数学模型,并通过计算机仿真对莫尔信号的位移特性进行了研究.在此基础上设计了一套基于激光莫尔信号的超精密定位系统,系统取透射的零次莫尔信号为控制信号,由微机控制实现高精度位置检测及精密自动定位.针对精密定位高精度与大行程之间的矛盾,提出了一种利用一对细光栅实现复合定位的解决方法,通过粗定位和精定位相结合的两段式复合定位,可保证在较大的信号捕捉范围内,实现高速高精度定位.由于系统仅使用一对光栅,结构简单、可靠性高.实验结果表明,基于一对衍射细光栅的复合式精密定位可在±500μm信号捕捉范围获得±10nm的定位精度,对精密加工工程领域具有重要的实用价值.

基于反射式激光莫尔信号的精密定位控制

介绍了反射式激光莫尔信号特性和差动式精密定位方法 ,用实验验证了反射式激光莫尔信号特性的实验测定结果与理论计算结果的一致性。

利用激光莫尔信号精密定位的复合控制研究

在分析利用激光干涉莫尔信号的精密定位方法的基础上，提出了精密定位的粗控、微控两段复合式控制方法，实现了装置宽范围控制的精密定位高精度及精密定位时间的缩短． 对加快集成电路制造技术的进步有重要的参考价值．

偏心偏斜对转台圆光栅莫尔信号的影响研究

转台测角系统偏心偏斜会改变莫尔信号特征,并进一步影响转台定位精度。针对偏心偏斜对转台圆光栅莫尔信号的影响开展研究。首先分析转台测角系统工作原理,阐述转台圆光栅莫尔信号特征分离方法原理;针对圆光栅莫尔信号特征误差源进行分析,分别建立偏心和偏斜对莫尔信号特征的影响模型,明确莫尔信号特征谐波阶次与偏心、偏斜关系;基于FPGA开发莫尔信号特征分离电路,并以自制电路板为实验平台,验证了莫尔信号特征分离方法可行性和分离电路功能有效性;搭建偏心、偏斜测试平台验证偏心偏斜对转台圆光栅莫尔信号影响模型的准确性,实验结果表明,偏心、偏斜分别与莫尔信号特征一次、二次谐波呈线性关系,非线性误差为3.88%和2.08%。

莫尔信号正弦性误差补偿中的波形建模方法研究

针对光栅莫尔信号正弦性误差补偿过程中波形方程建立准确性影响误差补偿效果的问题,提出了一种根据实际细分倍数要求进行波形建模的方法。在基于粒子群算法(PSO)的光栅莫尔信号正弦性误差补偿原理的基础上,说明信号波形方程建立的重要性;针对波形方程建立时谐波选取问题,量化直流漂移及各次谐波含量带来的角度误差情况,为波形方程建立提供参考;利用仿真实验验证了模型建立的有效性,并在FPGA平台上实现PSO算法对信号波形参数的求解,对比波形方程在不同维数的情况下对资源占用的影响;最终搭建光栅系统平台对本文所提方法有效性进行验证,结果表明该补偿方法能够有效减小信号中的正弦性误差成分,细分误差由0.74″降低到0.30″。

一种光栅莫尔信号数字锁相细分方法

为了保证和提高光栅传感器在动态测量过程中信号细分结果的准确性和实时性,本文提出一种新型的莫尔信号数字锁相细分方法。该方法采用开环结构,根据光栅莫尔信号的实时频率,利用小数分频方法完成对光栅莫尔信号的细分功能;开发了基于现场可编程门阵列(FPGA)的数字锁相细分电路,并对细分实现过程中的电路关键环节进行详细分析;使用自制的细分电路板分别验证了以信号发生器和实际信号为输入的细分算法有效性,并且将改进数字锁相细分方法与传统锁相细分方法进行细分效果对比,实验结果证明,本文设计的数字锁相细分算法能够在更高的莫尔信号频率和频率变化率情况下完成细分功能,因而能够更好的应用于动态测量场合。

关于±1次衍射莫尔信号的数值仿真的研究

通过对±1激光莫尔信号进行建模和仿真,研究其规律为精密定位提供依据。该文应用激光衍射理论研究了±1次莫尔信号的位移特性,根据菲涅耳和夫琅和费衍射原理建立了±1次莫尔信号与对应位移的数学模型,并通过计算机仿真对其变化规律进行研究。仿真结果表明,±1次莫尔信号具有稳定的周期性,非常适合作为精密定位的检测信号。在此基础上利用±1次激光莫尔信号进行了精密定位实验,结果表明基于±1次衍射莫尔信号的精密定位可获得±0.5μm的定位精度。

基于解调原理的莫尔信号特征分离技术研究

文中针对传统的转台测角系统工作状态监测方法中,依赖标定平台、工作量大等缺点,对基于解调原理的莫尔信号特征分离技术开展研究。在分析莫尔信号特征产生原理的基础上,对莫尔信号特征分离方法进行阐述;设计基于FPGA的整圆周莫尔信号采集电路,详细说明了电路中ADC、SDRAM等参数设计方法。实验证明信号采集电路功能的有效性和莫尔信号特征分离方法的有效性,实验结果表明被测对象的莫尔信号特征的0至七次谐波明显,且各谐波幅值重复性偏差在-0.2~0.25 mV之间,转台测角系统工作时莫尔信号特征无明显波动。

基于FPGA的光栅莫尔信号正弦性误差补偿电路研制

针对光栅莫尔信号正弦性误差对细分结果造成影响问题,对基于粒子群算法(PSO)的光栅莫尔信号正弦性误差补偿方法展开研究。在量化分析信号正弦性误差引入的细分误差的基础上,对基于PSO算法的正弦性误差补偿方法进行阐述。设计基于FPGA的补偿算法实现电路,对实现过程中的关键问题进行分析并提出解决方案。最终在FPGA电路板上对实际信号进行算法电路有效性验证,结果表明,应用该电路能有效地补偿信号正弦性误差,将信号的细分误差峰峰值由0.7″降低到0.14″。

基于激光莫尔信号精密定位装置的精度提高

为提高基于激光莫尔信号精密装置的定位精度 ,本文探讨了激光束束径与激光莫尔信号的依存关系 ,给出了与光栅衍射缝隙条数相对应的最小激光束束径的大小。

莫尔条纹信号的DSP滤波及细分技术研究

采用DSP数字滤波技术,对细分前的莫尔信号进行滤波处理。以提高莫尔信号的细分精度和实时性,利用DSP的乘加指令及循环寻址功能设计了FIR滤波器,实现莫尔条纹信号的实时滤波,将合成函数细分与幅值细分相结合,减少了存储查表数据所需的存储单元、提高了细分速度和细分精度。实验结果表明,在较强干扰的情况下,细分倍数仍能达到500,整个细分和滤波算法可在几微秒内完成,因而系统的实时性能很好。

基于莫尔信号的精密位移测量与控制的研究

应用光衍射理论分析了一种纳米级位移分辨率的双级衍射光栅测量系统,建立了衍射莫尔信号与对应位移的数学模型,并通过计算机仿真对莫尔信号的位移特性进行了研究。在此基础上构建了一套精密位移测量与控制装置,取差动零次激光莫尔信号为控制信号,由微机控制实现高精度位移检测及全自动精密定位。实验结果表明,基于激光莫尔信号的精密检测与控制装置可获得得5nm的位移分辨率及±0.4μm的定位精度。