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二维光栅测量系统是在一维衍射光栅测量技术的基础上发展起来的,集成了干涉测量的高精度与光栅测量的抗干扰特点,并且易于实现微型化结构,在高精度测量中有着重要的意义。 根据二维光栅系统的结构和工作原理,影响系统精度的误差主要来源于光路、电路和环境三个方面,其中激光光源误差、光栅刻划的累积误差、导轨直线度误差以及温度误差是影响系统精度的主要误差源。在此基础上,提出了相应的精度保证措施:采用共平面设计,使二维光栅面与二维导轨运动面重合,最大程度地减小导轨直线度引起的垂直面上的阿贝误差;采用分布反馈式激光二极管作为光源,抑制温度变化的跳模现象,减小激光光源误差;采用偏振干涉方法,使光束产生π/2的相位差,减小轴向定位误差的影响。 除了从硬件上提高系统精度之外,还提出通过误差修正技术进一步减小误差对测量精度的影响。首先确定误差修正对象,根据其传递关系建立误差修正模型;然后设计各项误差的分离方案,将两维测量平面分割成一个个网格,测试各网格节点的两维误差值。 采用三次样条函数对所测得的误差点进行拟合,得到完整的误差曲面,应用MATLAB软件仿真出误差曲面图形,并由此进行插值计算,确定两维平面上任意点的误差,代入误差模型实现误差修正。