Compensação de erro de medição de deslocamento do interferômetro heteródino a laser baseada no filtro de Kalman

ZHOU Zhipeng ,  

LOU Yingtian ,  

WANG ShengFan ,  

CHEN Yu ,  

CHEN Benyong ,  

摘要

Em relação ao erro de medição de deslocamento causado pela rotação do espelho de medição juntamente com o objeto medido durante o processo de medição do interferômetro heteródino a laser, foi proposta uma método de compensação de erro de medição de deslocamento baseada no filtro de Kalman. De acordo com a relação entre o ângulo de rotação do espelho de medição e a variação da posição do ponto do feixe de medição, utilizou-se um detector sensível à posição (PSD) e o método de filtragem de Kalman do sinal de tensão de posição para medir a variação da posição do ponto com redução de ruído, obtendo assim resultados de medição de ângulo mais precisos. Por fim, com base no modelo matemático de desacoplamento entre ângulo e deslocamento, a compensação de deslocamento foi realizada utilizando o ângulo medido. Para verificar a viabilidade e eficácia do algoritmo de filtragem e do método de compensação de deslocamento, foi montado um dispositivo experimental de medição por interferômetro heteródino a laser, realizando-se experimentos para estabilidade da posição do ponto, verificação da medição do ângulo e compensação da medição de deslocamento por interferômetro heteródino a laser. Os resultados experimentais mostram que após a redução de ruído pelo filtro de Kalman, o desvio padrão da oscilação da posição do ponto medido pelo sistema diminuiu de 0,52 μm para 0,18 μm, o desvio do ângulo medido em relação à mesa rotativa de seis graus de liberdade Sorebo está dentro de ±1,38×10⁻⁴°, e ao medir o deslocamento e o ângulo no trilho linear M-531.DD com faixa de 200 mm, após compensar o deslocamento com o ângulo medido, o desvio padrão do resultado da medição de deslocamento do sistema reduziu de 1,55 μm para 0,29 μm.

关键词

interferômetro heteródino a laser; medição de deslocamento; compensação de erro; filtro de Kalman

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