基于光神经网络的超精密位移测量系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于光神经网络的超精密位移测量系统。该系统包括：光源、光学位移测量器件、光神经网络、探测器阵列、信号处理器件，当目标物体发生运动时，系统将光学位移测量器件输出的测量光信号作为信号输入，通过光神经网络处理后利用探测器阵列接收，最后经过信号处理器件转化为目标物体的位移信息。本发明专利技术还公开了一种采用基于光神经网络的超精密位移测量方法。本发明专利技术利用光神经网络对测量光信号处理可直接实现目标物体位移的测量，无须电子信号的鉴相过程，响应速度极快，尺寸可缩放，能量利用率高，适用于速度快，动态性能要求高的超精密测量场合。该系统还可通过增加输入测量光信号及探测器阵列数实现目标物体的多自由度位姿测量。

Ultra-precision Displacement Measurement System and Method Based on Optical Neural Network

The invention discloses an ultra-precision displacement measurement system based on optical neural network. The system includes: light source, optical displacement measuring device, optical neural network, detector array, signal processing device. When the target object moves, the system takes the measured optical signal from the optical displacement measuring device as the signal input, and receives it by the detector array after processing by the optical neural network. Finally, the displacement information of the target object is transformed by the signal processing device. \u3002 The invention also discloses an ultra-precision displacement measurement method based on optical neural network. The method uses optical neural network to measure optical signal processing, which can directly realize the displacement measurement of the target object without the phase discrimination process of electronic signal, has fast response speed, scalable size, high energy utilization rate, and is suitable for ultra-precision measurement occasions with high speed and high dynamic performance requirements. The system can also realize multi-degree-of-freedom pose measurement of target object by increasing the number of input optical signals and detector arrays.

【技术实现步骤摘要】
基于光神经网络的超精密位移测量系统及方法
本专利技术涉及超精密位移测量
，特别是涉及一种基于光神经网络的超精密位移测量系统及方法。
技术介绍
光学测量技术在超精密位移测量系统中具有重要的作用，主要包括基于莫尔条纹原理的光栅尺及基于光学干涉原理的干涉仪。光学位移测量系统作为一种典型的位移传感器具有对长度的可追溯性、测量精度高、测量范围大、动态测量范围大、成本低、易于安装和调试等优点，而被广泛应用于精密和超精密测量领域，常见于精密机械和加工设备的闭环伺服系统中。光栅尺位移传感器通过指示光栅与标尺光栅的相对位移测量得到莫尔条纹光信号，并在条纹内按照一定间隔放置光电器件实现电子细分与判向。由于光信号转化为电信号的过程中量化误差，且电子细分的精度有限，并且在电子信号传输过程中电子噪声的影响，测量精度会下降，难以满足超精密的测量需求。干涉位移测量技术通过检测干涉光的相位变化实现位移的测量，可以分为零差干涉测量系统和外差干涉测量系统，主要区别在于形成干涉光的参考光和测量光频率是否相同。零差干涉测量系统相位检测采用四通道鉴相器，外差干涉测量系统则是采用锁相解调等电子信号处理方法实现相位检测。这本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于光神经网络的超精密位移测量系统，其特征在于，包括：依次连接的光源、光学位移测量器件、光神经网络、探测器阵列、以及信号处理器件，所述光源用于输出光线并射入光学位移测量器件；所述光学位移测量器件用于输出测量光信号；所述光神经网络用于接收及处理所述测量光信号，并发射出光信号；所述探测器阵列用于接收光信号并将光信号转变为电信号；所述信号处理器件用于接收所述电信号并输出目标位移信息。

【技术特征摘要】
1.一种基于光神经网络的超精密位移测量系统，其特征在于，包括：依次连接的光源、光学位移测量器件、光神经网络、探测器阵列、以及信号处理器件，所述光源用于输出光线并射入光学位移测量器件；所述光学位移测量器件用于输出测量光信号；所述光神经网络用于接收及处理所述测量光信号，并发射出光信号；所述探测器阵列用于接收光信号并将光信号转变为电信号；所述信号处理器件用于接收所述电信号并输出目标位移信息。2.如权利要求1所述的基于光神经网络的超精密位移测量系统，其特征在于，所述光神经网络采用离线模拟仿真训练得到；所述光神经网络包括主动光神经网络和/或被动光神经网络，其中，所述主动光神经网络包括空间光调制器，所述被动光神经网络包括光信号输入板、光学衍射板以及光信号输出板。3.如权利要求1或2任一项所述的基于光神经网络的超精密位移测量系统，其特征在于，所述光源为非相干光源，所述光学位移测量器件为光栅尺，用于输出莫尔条纹测量光信号。4.如权利要求1或2任一项所述的基于光神经网络的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鸣，朱煜，王磊杰，杨富中，叶伟楠，李鑫，赵家琦，
申请(专利权)人：清华大学，北京华卓精科科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11