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题名基于球面光投影成像的直线位移测量系统
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作者
赵志财
于海
万秋华
梁立辉
张红鑫
曾琪峰
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机构
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
中国科学院大学
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出处
《光学精密工程》
北大核心
2025年第4期532-541,共10页
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基金
国家自然科学基金项目(No.52075520)
吉林省自然科学基金项目(No.20230101111JC)
吉林省科技发展计划项目(No.20240302012GX)。
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文摘
基于图像识别算法的图像式位移测量具有较高的鲁棒性和容错性,是一种新型数字化位移测量技术。为了减小测量系统体积,同时实现高分辨率直线位移测量,设计基于球面光投影成像的直线位移测量系统。首先,采用球面光投影的放大作用,设计球面光投影成像放大光路,并根据光波平面模型对图像传感器采集到的像素灰度值进行补偿。接着,为了在单码道上实现绝对位置测量与编码元素区分,设计伪随机序列的编码方式及基于宽度阈值的译码方法。然后,为实现亚像素级直线位移测量并提高系统精度,设计直线位移细分算法与多质心融合算法。最后,设计实验装置对所提出的方法进行实验验证。所设计的实验装置测量光路高度仅有5 mm。实验结果表明,所提出的方法能在250 mm的量程范围内,实现理论分辨力为5 nm,误差范围为-3.3~3.6μm,补偿后误差范围为-0.6~1μm的直线位移测量。所做的研究,可在减小系统体积的同时实现高分辨力直线位移测量,为开展高分辨力直线位移测量研究提供技术依据。
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关键词
球面光投影成像
图像式直线位移测量
高鲁棒性
高容错性
高分辨力
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Keywords
spherical light projection imaging
image-based linear displacement measurement
high robustness
high fault tolerance
high resolution
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分类号
TP212
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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