激光莫尔信号在超精密复合定位中的应用研究

"这篇论文是2011年发表在《南京师范大学学报(工程技术版)》上的一篇关于超精密复合定位技术的研究，作者包括徐慧、张金龙、刘京南、内田敬久和郭怡倩。研究主要集中在利用莫尔信号进行超精密定位，特别是一种通过一对细光栅实现的复合定位方法，旨在解决高精度与大行程之间的矛盾。" 文章详细介绍了基于激光莫尔信号的超精密定位系统的理论基础和设计。莫尔信号是由两个光栅重叠时产生的干涉图案，其位移特性与光栅间相对位移有直接关系。论文运用光学理论建立了衍射莫尔信号强度与位移的数学模型，并通过计算机仿真深入分析了莫尔信号的位移特性。 在这一理论基础上，作者们设计了一套利用激光莫尔信号的定位系统，该系统采用透射的零次莫尔信号作为控制信号，由微机控制实现精确的位置检测和自动定位。针对精密定位中常常面临的精度与行程范围的挑战，他们提出了一种创新的复合定位策略。这种方法结合了粗定位和精定位两阶段，利用一对细光栅，在确保大信号捕捉范围的同时，实现高速且高精度的定位。这种设计的优点在于结构简洁且可靠性高。 实验结果显示，基于一对衍射细光栅的复合式精密定位系统能在±500微米的信号捕捉范围内达到纳米级别的定位精度。这一成果对于精密加工工程领域具有重要的实际应用价值，特别是在需要高精度定位但又面临大行程需求的场景下，该技术提供了有效的解决方案。 这篇论文的核心知识点包括： 1. 莫尔信号的位移特性及其在光学理论中的应用。 2. 衍射莫尔信号强度与位移的数学建模。 3. 基于激光莫尔信号的超精密定位系统设计，利用微机控制实现高精度定位。 4. 复合定位策略，结合粗定位和精定位，解决精度与行程的矛盾。 5. 一对细光栅在复合定位系统中的应用，实现高速高精度定位。 6. 实验验证，证明了该方法在±500微米范围内的纳米级定位精度。 这项研究对于提升精密机械、半导体制造、光学工程等领域的定位精度具有重大意义，为相关领域的技术进步提供了新的理论和技术支持。