在简要论述三维物体计算全息技术理论的基础上,对具有代表性的三维物体全息计算方法的原理和技术要点进行行了重点论述.采用层析法、菲涅耳波带法、多视角投影合成全息法等3种方法进行了三维物体全息图的计算,并利用LCR-2500空间光调制器及650 nm的150 mW半导体激光器对层析法计算的三维物体全息图进行了光电再现,对其它两种方法获得的三维物体全息图进行了数值再现,并对3种计算方法各自的特点和局限性进行了具体的分析.在对目前三维物体计算全息技术中存在的硬件和算法等关键问题进行分析的基础上,讨论了提高三维物体计算全息图效率和质量的有效途径.

运用反相补偿法原理,从误差曲线中分离出系统误差并与其反相曲线叠加以消除系统误差的影响.给出了对精密定位平台宏动工作台和微动工作台进行补偿的具体实例,补偿后定位误差分别从17.4 μm改善到1.3 μm和从137.6 nm改善到22.2 nm.理论分析和实验结果表明,反相补偿法对于降低系统误差十分有效,但对于随机误差效果不佳.

分析了6-DOF精密并联机器人末端位姿的误差来源及以往误差补偿方法的局限性.通过测量末端位姿,提出了基于BP神经网络在精密定位的局部工作空间内对机器人关节空间进行误差补偿的方法.确定了BP神经网络模型,建立了误差补偿的数据样本,并对数据样本进行了标准化.用实验对比的方法确定了隐层神经元的个数,同时对网络的推广能力进行了验证.经过误差补偿,6-DOF精密并联机器人的平移定位误差下降了80%,转角定位误差下降了60%.实验结果表明,基于BP神经网络的误差补偿方法对机器人局部工作空间的补偿具有明显的效果,能够满足精密并联机器人工作的精度要求.

对等步距多工位工作的纳米工作台,采用灰色模型能够同时对定位误差中的系统误差和随机误差进行动态补偿.讨论了提高灰色模型精度的方法,建立了改进背景值的等维新息GM(1,1)灰色预测模型.用5 μm步距定位误差进行了一步预测分析,结果表明该模型具有较高的预测精度;5 μm和3 μm步距的定位误差预测补偿实验表明,工作台的定位误差可以控制在40 nm以内.实验证明了灰色预测模型用于纳米定位系统动态补偿的有效性,且需要的建模数据很少、计算量小,适用于具有时变特征的精密定位系统.

精密定位技术广泛应用于精密仪器、机械和机床、IC工艺制造、计算机外围设备.其特点是精度和分辨率高,台面尺寸从小到大,品种繁多,大多有自动化操作要求,需要集成许多高性能高品质机械零部件,高分辨力检测元器件,因此制作难度大,投资大.过去精密定位的精度和分辨率已从毫米量级过渡到了微米、从亚微米进入到了纳米量级.本文概述了获取高精度定位精度的支撑关键技术.介绍了基于宏微二级叠加方式的控制系统,研制的宏动工作台用精密滚珠丝杠螺母传动,由交流伺服驱动器驱动,配备反射式光栅检测元件,构成伺服反馈系统, 并对其实际误差曲线进行线性补偿之后,可将定位误差从76 μm降低到3 μm;再在宏动工作台面上安装高精度的微动载物台,由计算机进行宏微切换,从宏运动过渡到微运动方式,可实现大行程纳米量级精密定位.

直角坐标下的拼接方法在测量三维物体特别是回转物体时碰到了困难。 把拼接方法推广到圆柱坐标可以解决这一难题。 推导了圆柱坐标下的拼接公式, 给出了计算机模拟和测量的结果, 其理论拼接误差为10-7 mm数量级, 验证了这种方法的正确性。 最后给出了实际测量结果。

三维物体面形的测量在各个领域中有着广泛的应用，用莫尔法、调制光场分析法测量具有非接触性、高精度、快速的特点，但对于大物体的测量却存在着许多困难，诸如阴影噪声难以消除、条纹对比度低。考虑到图形的相关性，本文提出了一种基于多孔径拼接原理的测量三维大物体面形的方法：条纹图形拼接法，给出了数学模型、计算机模拟结果和实验结果。

用优化法根据模拟的电子束轨迹设计了用于制造条状彩色荧光屏的校正透镜.通过计算机模拟曝光,证明了所设计的校正透镜使着屏偏差得到了充分的校正.

多孔径扫描波面恢复技术是一项新的高精度大孔径面形检测手段.本文从建立波面恢复精度的评价标准出发,结合实测结果进行讨论,并对影响精度的两个重要因素即拼接模式及拼接区大小进行分析.

本文根据部分相干光成像的理论,分析了光源的空间相干性及时间相干性对相衬显微镜成像质量的影响,并对相衬环同光源的形状及大小的匹配问题进行了讨论.结果表明,部分相干光照明将引起位相物体像的对比度下降.由于相衬环在一定程度上改变了非零频谱的特性,因此像面上的光强分布亦有所改变.如果对照明条件及滤波方式进行一些改进,相衬显微镜的成像质量将会得到改善.