基于點衍射干涉技術(shù)的三維絕對位移測量方法研究.pdf

1、三維絕對位移測量在精密測量、設(shè)計以及制造領(lǐng)域中發(fā)揮著重要的作用，但目前的三維絕對位移測量系統(tǒng)（如坐標(biāo)測量機(jī)和激光跟蹤儀等）存在成本及維護(hù)費用高、設(shè)備巨大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等缺點。本文結(jié)合當(dāng)前光學(xué)精密檢測領(lǐng)域的一大研究熱點——點衍射干涉技術(shù)，提出了基于點衍射干涉技術(shù)的三維絕對位移測量方法，目的是設(shè)計一種低成本、高精度的三維絕對位移測量系統(tǒng)。文中闡述了系統(tǒng)的測量原理，搭建了實驗平臺，并進(jìn)行了模擬仿真及實際測量實驗以驗證系統(tǒng)的可行性。
　　首先

2、，本文提出了基于點衍射干涉技術(shù)的三維絕對位移測量系統(tǒng)，介紹了系統(tǒng)的測量原理，并分別闡述了系統(tǒng)組成模塊的功能及作用，主要包括系統(tǒng)光路、點衍射探頭、圖像采集、計算機(jī)控制及數(shù)據(jù)處理。
　　其次，根據(jù)點衍射理論以及本系統(tǒng)的測量原理建立了測量系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。針對系統(tǒng)中的相位解調(diào)計算，介紹了移相算法和傅里葉變換兩種方法，并采用移相算法進(jìn)行相位信息的求解。對于三維絕對位移的計算，提出了最優(yōu)化重構(gòu)算法，并介紹了多種最優(yōu)化方法，包括算法原理及計算流

3、程，采用粒子群優(yōu)化算法（PSO）進(jìn)行絕對位移的求解。
　　再次，利用本文提出的測量原理及測量的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行三維絕對位移的測量計算。本文為驗證PSO算法的可行性及魯棒性，進(jìn)行了無噪聲和含噪聲的仿真分析；為最大限度地提高測量精度，對PSO算法中的參數(shù)進(jìn)行了模擬仿真分析。結(jié)果表明本文提出的測量系統(tǒng)在仿真情況下可達(dá)到納米量級的測量精度。
　　最后，利用本文提出的三維絕對位移測量系統(tǒng)進(jìn)行實際測量，并與三坐標(biāo)測量機(jī)進(jìn)行比較，結(jié)果表明本系