超精密加工工件表面存在影响其性能的各种空间频率误差,针对工件的不同性能研究,需要采用有效分解手段对含有特定频段空间频率误差的形貌进行提取。传统的空间频率误差分解方法存在严重的模态混叠现象,为了解决这一问题,提出自适应二维变分模态分解(BVMD)算法对三维表面形貌进行分解。首先,由于采集三维形貌数据时会造成截断误差,引入镜像延拓和自卷积Hanning窗方法对数据进行预处理。然后,利用粒子群退火优化算法,对BVMD算法中的惩罚系数和分解层数进行寻优处理。其中,以各模态分量之间的频谱KL散度作为混叠指标,引入最小风险贝叶斯决策理论,综合KL散度与重构误差,构建优化算法适应度函数。最后,对超精密加工实测表面形貌进行分析,并与离散小波分解、二维经验模态分解方法相比较。结果显示,所提方法分解的KL散度值在10 2量级,远高于其他两种方法,能更好抑制模态混叠,实现超精密加工表面空间频率误差的有效分解。

针对传统频域数字散斑相关法在测量物体面内位移测量精度较低的问题, 提出一种基于分形插值的频域数字散斑相关法。该方法在频域数字散斑相关法的基础上, 引入Hanning窗函数对图像进行滤波处理, 克服了图像边缘效应对最终位移值的影响; 同时利用散斑图像的子区域与整幅图像在结构形态和灰度特征的自相似性, 采用分形插值的方法进行亚像素插值, 进而能精确定位相关点, 得到更精确的亚像素位移值。实验结果表明: 该方法保持了频域散斑相关法的测量速度, 且将测量的绝对误差降低在0.01~0.03 pixel以内, 并进一步通过刚体平移实验测试了算法的可靠性。

数字全息术中，全息像的再现过程由于受激光散斑、系统噪声以及全息图边沿衍射等效应的影响，再现像质量降低，因而制约了其在相位测量中的应用。将切趾方法应用到数字全息相位测量中，用Hanning窗对全息图进行切趾处理，以抑制再现像中的边沿衍射效应及噪声的影响。模拟实验和实物实验结果表明，切趾方法能够很好地抑制边沿衍射效应以及噪声对再现物光波相位的影响，提高了相位测量的精度。

机器人红外传感皮肤是一种新型的外部感知系统,它具有信息量大,实时性好,与环境无接触测量的特点,被广泛应用在多关节机器人实时避障系统中。但是皮肤上的微型红外传感器输出易受到可见光、工频电源、日光灯等噪声干扰,传统的模拟电路很难满足系统实时性和准确性的要求。为了提高系统的性能,给出了一种基于数字信号处理(DSP)的全数字信号处理技术,采用快速傅里叶变换(FFT)对传感器信号进行处理。分析了快速傅里叶变换误差产生原因,提出加汉宁(Hanning)窗进行误差补偿。仿真和实验结果表明,该技术能有效地减少噪声对系统的影响,使红外传感皮肤能够准确实时地给出周围环境信息。

波前功率谱密度的数值计算会由于窗函数的使用引入较大的计算误差.通过对模拟的单一频率波前加窗前后的功率谱密度的理论计算,由傅里叶变换性质推导出了修正因子,并对波前频率与修正因子的关系进行了理论研究.结果表明,在一定的波前频率及误差范围内,对加汉宁窗后1维动率谱密度的计算结果乘上一个常量8/3即可实现简单有效的修正.