[發明專利]條紋相移與條紋細分聯合控制的超精密位移定位檢測方法

有效

• 申請號: 201410401098.1
• 申請日: 2014-08-14
• 公開（公告）號: CN104165595B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發明（設計）人: 時輪;陳家寶
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01B11/04
• 分類號: G01B11/04
• 代理公司: 上海交達專利事務所31201
• 代理人: 王毓理,王錫麟

1.一種基于條紋相移與條紋細分聯合控制的超精密位移定位檢測方法，其特征在于，首先對線性位移平臺進行粗定位，當光柵定位距離小于光柵干涉儀參考光柵的光柵常數時，將干涉條紋相移，然后對條紋信號進行細分處理，當線性位移平臺運動到預定的條紋細分結束區間時停止運動，實現微定位；

所述的微定位的具體包括以下步驟：

步驟一、將參考光柵固定于單層的線性位移平臺上，通過成像透鏡于視場中形成干涉條紋，通過一個光電傳感器檢測該干涉條紋；

步驟二、將光電傳感器通過相移裝置于視場中向上或向下移動，對干涉條紋產生相移，記錄相移起始點時光電傳感器的信號大小，并判斷該點斜率符號；

步驟三、對光電傳感器的信號進行連續數據采集，當采集數據顯示線性位移平臺到達條紋細分結束區間，則判斷此時采集點的斜率符號，當該點的斜率與起始點的斜率符號相同，即找到幅值相同、變化方向相同的周期點，線性位移平臺停止運動，完成微定位。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征是，所述的斜率符號通過以下方式判斷：根據線性平臺運動速度確定采樣頻率，采集任意兩個連續數據點，即起始點和其后續數據點的采樣值X、Y，當X>Y，則起始點處斜率為負；當X<Y，則起始點處斜率為正。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征是，所述的條紋細分是指：對光電傳感器信號進行連續數據采集，使采樣點數在時間軸上均勻分布，其中：一個光電信號周期中的有效采樣點數即為細分倍數。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征是，所述的光電傳感器向上移動或向下移動的依據為線性平臺的移動方向。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征是，所述的相移后的條紋增量Δ，即檢測信號分辨率為：其中：Δx為條紋細分結束區間不確定度，Δw為光電傳感器的相移，w為條紋間距，d為參考光柵常數，k為衍射級次。

6.根據權利要求1-5中任一項所述的方法，其特征是，所述的粗定位是指：直接將參考光柵輸出的信號整形后作為檢測反饋脈沖，對線性位移平臺進行定位控制。

7.一種實現權利要求1-6中任一項所述定位方法的裝置，其特征在于，包括：光柵干涉儀、線性位移平臺、成像透鏡、光電傳感器、相移裝置和控制器，其中：光柵干涉儀設置于線性位移平臺上，光柵干涉儀通過成像透鏡于視場中形成干涉條紋，用于檢測干涉條紋的光電傳感器設置于相移裝置上，相移裝置和線性位移平臺的移動由控制器控制，光電傳感器的檢測所產生的數據信號傳輸至控制器。