面向精密测量的自校准技术研究

摘要

随着各领域对精密测量技术的要求越来越高,精密定位技术的发展也得到了越来越多的关注。精密定位技术的提高对校准用标准器提出了越来越严格的要求,但用于精密甚至超精密工作台的定位校准需要的标准器成本太过昂贵,或者在现有的技术条件下无法制造。针对这种现状,误差分离技术已受到广泛的关注。自校准技术是误差分离技术的一种,本文对其进行了系统研究,基本思路为通过数学算法将测量结果中包含的系统误差分离出来,从而改善工作台定位精度和测量效果,主要包括理论模型的建立、软件仿真分析、实验验证及应用探索。
　　首先,针对测量结果中的误差来源,建立了一维自校准技术的数学模型,并利用最小二乘法对数学模型中的方程组进行求解,得到最佳估计值。为了验证模型的正确性,进行了仿真分析。同时,分别对影像测量仪和二等标准线纹尺进行了一维自校准实验验证。
　　其次,在一维自校准模型的基础上建立了二维自校准技术的数学模型,并进行了有、无随机噪声两种情况的仿真分析。利用栅格板对影像测量仪工作台定位精度进行了二维自校准实验。
　　然后,针对二维自校准技术模型中的影响因素,进行了各项参数限制条件的研究,分析了不同测量位置组合方案对自校准技术结果的影响,为自校准技术实施中选取最佳位置数提供了依据。
　　最后,将自校准技术拓展至平面度的评定中,并针对有、无随机噪声分别进行了研究。
　　本文的研究对于传统校准方法具有创新性,提高了工作台定位精度,对平面度评定进行了探索,为精密测量领域提供了一定的参考。

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表清单

1 绪论

1.1 研究的背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的主要内容

1.4 本文的创新点

2 自校准技术的理论基础

2.1 误差分离原理概述

2.2 最小二乘法的基本原理

2.3 组合测量基本原理

2.4 本章小结

3 一维自校准技术研究

3.1 一维自校准技术的原理

3.2 一维自校准技术仿真结果

3.3 一维自校准技术在影像测量仪中的应用

3.4 一维自校准技术在线纹尺校准中的应用

3.5 本章小结

4 二维自校准技术研究

4.1 二维自校准技术的原理

4.2 二维自校准技术仿真分析

4.3 二维自校准技术中测量数据转换模型

4.4 二维自校准技术在影像测量仪误差分离中的应用

4.5 本章小结

5 自校准技术中参数条件限制及不同组合的影响研究

5.1 二维自校准技术中角度参数偏差研究

5.2 二维自校准技术中平移参数偏差研究

5.3 二维自校准技术中不同位置组合研究

5.4 本章小结

6 自校准技术在平面度评定中的应用研究

6.1 自校准算法在平面度应用中模型的建立

6.2 基于自校准算法的平面度评定仿真分析

6.3 本章小结

7 总结与展望

7.1 研究总结

7.2 工作展望

参考文献

作者简历