针对微反射镜阵列（MMA）微反射镜集中度高、尺寸小，在实际检测过程中相邻镜面反射光容易出现串扰的问题，提出了一种用于微反射镜阵列角位置检测的光斑串扰抑制算法。对照射到阵列中待测微反射镜及邻域微反射镜上的光强进行标定，通过求解光强矩阵方程获得每个微反射镜的角位置信息。仿真结果显示，在检测光斑尺寸大于单个微反射镜尺寸的串扰情况下，该方法的检测精度可保持10 μrad以上，满足光刻机使用指标需求。所提出的检测方法可有效解决MMA检测过程中的串扰问题，对光刻机自由光瞳照明模块的角位置检测具有重要意义。

印刷电路板上连接PIN正位度检测是保证PCB电气可靠性的重要环节，其主要检测PIN缺针、共线度与高度。为满足生产实际需求，提出一种基于双目视觉的连接PIN正位度检测方法。首先，通过双目标定获取相机内外参数，实现图像立体校正；其次，根据先验的相对方位和给定的排列信息生成相应的栅格，基于栅格灰度阈值变化进行PIN缺失检测；然后，分别提取PIN在两个相机视野中对应的特征角点，基于视差原理进行针尖三维坐标计算，实现对PIN的排列共线度检测；最后，提出了基于特征提取的PIN相对高度检测方法，实现了对PIN的相对高度检测。实验结果验证了所提方法的有效性，PIN相对高度检测的平均耗时为125.4 ms，精度达99.535%，重复性精度在±0.05 mm内。

引力波探测激光干涉仪对四象限探测器性能提出了较高的技术要求。为了提升四象限探测器光斑位置检测精度，搭建四象限探测器相干探测仿真系统，构建位置检测数学模型，分析位置检测精度与系统信噪比、光斑半径和光斑质心位置三个关键参数以及相干混频增益的关系。基于蒙特卡罗仿真方法并采用LabView软件搭建四象限探测器光斑位置检测计算机仿真系统，深入分析系统中高斯光斑产生、光斑质心位置解算以及误差评判三部分主要过程，分析各个关键参数对位置检测精度的影响。仿真结果表明，提升系统信噪比、减小光斑半径以及选取靠近光敏面中心的光斑质心位置可以提高位置检测精度。将仿真结果与理论计算结果进行对比，验证了数学模型的有效性，提升了蒙特卡罗仿真置信度。

为了实现极紫外光刻光源驱动激光光斑位置的高精度、宽范围、快响应检测，设计了一种高重复频率窄脉冲信号多通道同步采集处理电路，并提出了基于高斯光斑模型的二级扩展误差补偿算法，可以为极紫外光刻光源驱动激光指向控制提供高精度反馈调节量。首先，介绍了光斑位置检测系统的结构组成与四象限探测器的基本检测原理；然后在考虑探测器半径、光斑半径以及沟道宽度等因素影响的前提下对误差补偿函数进行改进，并对改进的二阶扩展误差补偿算法进行了仿真分析；接着介绍了用于高重复频率窄脉宽信号的多通道同步高速采集电路；最后搭建了实验平台，对改进的算法进行验证。实验结果显示，二阶扩展误差补偿算法的均方根误差为0.0042，最大绝对误差为0.0092 mm，绝对误差的平均值为0.0034 mm；与二阶误差补偿算法相比，二阶扩展误差补偿算法的均方根误差、最大绝对误差和绝对误差的平均值分别降低了83.06%、85.28%和83.50%。表明二阶扩展误差补偿算法与二阶误差补偿算法相比，具有明显的优越性及实用性，在扩展了光斑位置检测范围的同时，光斑位置的检测精度也得到了明显的提升，解决了传统算法无法兼顾计算速度与检测精度的问题。

提出一种基于随机采样一致(RANSAC)的道路障碍物目标位姿检测算法,利用这一算法对道路障碍物目标进行检测,构建目标障碍物的盒模型,输出盒模型的位姿信息。引入扇形盒分割方法,改进地面分割模块,使用基于激光雷达参数的自适应阈值方法改进聚类分割模块。基于三种激光雷达数据集进行实验验证,本文算法能够准确地对道路障碍物进行位姿信息检测,且具有较高的实时性。相较于最小包围矩形法及三点估计法,本文算法的准确度分别提升8.14%、6.57%,检测时间分别缩短23.81%、24.71%。

为了从目标图像上提高直线电机动子位置测量的精度、抗干扰性和实时性,引入了一种基于相关峰精确内插(FICP)的图像位移测量方法,并采用深度学习算法优选出具有强鲁棒性的栅栏图像。首先,控制栅栏条纹的宽度标准差和平均灰度梯度,生成一系列栅栏条纹图像。其次,结合线性调频Z变换和FICP算法计算相邻目标图像的位移值。然后,用位移估计值的均值误差作为评价指标,用深度神经网络建立栅栏图像质量优选模型,筛选出具有强鲁棒性的非周期栅栏图像。最后,利用线扫描相机获取运动过程中的一维栅栏图像信号,并根据棋盘标靶法确定系统的标定系数,得到实际位移值。仿真和实验结果表明,优选出的非周期栅栏图像能有效提高测量精度,证明了本方法的正确性。

为了分析四象限探测器(QD)激光光斑位置检测性能,建立了新的高斯光斑位置分辨率数学模型。分析了高斯光斑模型下QD位置检测原理和近似数学模型,根据误差函数可导性,结合误差理论推导出位置分辨率与总信噪比、光斑中心位置和光斑半径关系的数学模型,数值仿真和实验系统验证了所提模型的正确性。结果表明,当光斑半径为0.74 mm,总信噪比为66.96 dB时,在光斑中心偏移±0.45 mm范围内,所提模型的估算误差约为36%,与原近似模型相比,精度提高了约1倍,可以对激光光斑位置检测系统的位置分辨率进行有效估算。

在单探测器型复合轴系统中, 子轴跟踪启动后, 主轴因没有适当的控制输入而处于开环状态, 易导致目标脱离视场。为了避免这种情况, 需要系统将精确的压电陶瓷(PZT)位置反馈给主轴。单独使用PZT振镜的开环系统时, 无法对PZT振镜的倾斜角度进行较高精度的控制, 若辅以检测补偿系统, 则可以提高系统的控制精度。目标位置检测对于振镜控制具有重要的作用, 它为开环状态下的伺服系统提供精确的控制信息, 以保证目标始终在视轴的中心位置。根据PZT振镜的物理结构特点, 研究单探测器型复合轴系统中振镜位置的检测方法, 给出电路的设计原理, 同时提出一种新的利用光学自准直仪的标定方法; 给出控制公式, 并重复进行多组实验, 以对控制公式进行验证。实验结果表明, 控制误差可以保证在20 μrad以内。该研究结果为单探测器型复合轴的控制系统设计提供了基础。

为了实现对微小位移的测量, 研制了一套基于单模光纤输出半导体激光器和2维位置敏感探测器的位移检测系统, 可以有效地抑制环境光噪声。对半导体激光器的注入电流进行1kHz的调制, 实现输出光功率的调制。在信号处理电路中, 采用相敏检波技术, 解调探测器的输出交流信号, 得出光斑能量中心位置, 消除外界干扰。结果表明,测量精度优于1μm。这一结果对于多自由度误差检测是有帮助的。