基于神经网络和机器视觉的光栅位移测量系统开发
发布时间：2022-09-29 19:38
微电子产品总体尺寸小型化趋势,对其零部件的尺寸要求也越来越小,在生产和组装这些零部件过程中,对集成电路、超高精度的加工、精密测量仪器等众多领域对加工精度的要求不断提高,与之相应的微电子制造装备对精密测量精度的要求也随着提高。因此,对微电子制造装备的位移测量系统,提出了更高速度和高精度的要求。本文提出了一种基于神经网络模型的创新性光栅尺图像测量系统。该系统可以有效地克服传统光栅测量的光栅制造精度的限制（通常20um）并且通过神经网络模型算法极大的提高测量反馈的运算速度。获得在精密测量中以较低的分辨率,位移测量精度更高。首先,从光栅尺工业应用现状和光栅尺研究现状两方面,分析国内外光栅尺研究现状。光栅尺位移测量系统存在高速度与高精度相矛盾,以及纳米级的分辨率,最高精度仅能达到微米级,即分辨率与测量精度之间存在较大的误差。针对上述问题,本文基于神经网络理论,通过数字图像技术,来消除精密位移测量系统的制造误差和非线性系统的数学建模误差。其次,由于通过工业相机采集的数据集图片,易受环境噪音的干扰。所以通过光栅图像处理技术对此进行处理,并且按照神经网络模型对数据集的输入形式要求,制作数据集。在本文中...
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外研究及现状
1.2.1 光栅尺的发展及现状
1.2.2 光栅尺的研究及现状
1.3 本论文的研究内容
1.3.1 课题来源
1.3.2 研究内容
第二章 人工神经网络模型的选择
2.1 引言
2.2 人工神经网络的可行性论述
2.2.1 人工神经网络研究现状
2.2.2 人工神经网络的特性和作用
2.2.3 人工神经网络分类
2.3 多层前馈神经网络及算法
2.3.1 多层前馈神经网络模型结构
2.3.2 标准算法
2.3.3 标准算法的改进
2.4 本章小结
第三章 图像预处理和光栅位移测量原理及程序设计
3.1 引言
3.2 图片预处理
3.2.1 数据集制作
3.2.2 噪音滤波
3.2.3 特征窗口图像提取
3.2.4 光栅图像处理
3.3 位移测量原理
3.4 图像预处理程序设计
3.5 位移测量程序设计
3.6 本章小结
第四章 光栅识别神经网络模型及程序设计
4.1 引言
4.2 神经网络中参数的选择
4.2.1 网络层数的选择
4.2.2 隐含层网络节点数的选择
4.2.3 初始权值的选择
4.2.4 超参数(hyper-parameter)设定
4.3 神经网络模型及训练算法
4.3.1 神经网络模型
4.3.2 训练算法
4.4 神经网络模型程序设计
4.5 本章小结
第五章 位移测量系统的测试和分析
5.1 引言
5.2 平台搭建与数据采集
5.2.1 图像采集系统的选择
5.2.2 数据采集
5.3 位移测量实验
5.3.1 神经网络训练及结果分析
5.3.2 实验位移测量及结果分析
5.4 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]柔性铰链微定位平台的设计[J]. 马立,谢炜,刘波,孙立宁. 光学精密工程. 2014(02)
[2]CCD分段测量的光学位移测量系统[J]. 李雅倩,付献斌,周坤. 光学精密工程. 2011(09)
[3]基于运动模糊效应的图像测速方法(英文)[J]. 徐骋,刘永才,强文义,刘汉周. 红外与激光工程. 2008(04)
[4]基于双光栅尺的高速高精度位移测量方法[J]. 节德刚,刘延杰,孙立宁,陈智超,蔡鹤皋. 光学精密工程. 2007(07)
[5]一种纳米级二维微定位工作台的设计与分析[J]. 孙立宁,马立,荣伟彬,高燕. 光学精密工程. 2006(03)
[6]双重驱动2-DOF平面并联机器人系统的研究[J]. 楚中毅,崔晶,孙立宁,曲东升. 光学精密工程. 2006(03)
[7]一种宏微双重驱动精密定位机构的建模与控制[J]. 节德刚,刘延杰,孙立宁,孙绍云,蔡鹤皋. 光学精密工程. 2005(02)
[8]直线位移传感器发展的回顾和当今产品[J]. 卢国纲. 世界制造技术与装备市场. 2005(01)
[9]基于FPGA的光栅尺信号智能接口模块[J]. 但永平,杨雷. 国外电子元器件. 2004(12)
[10]计量光栅制造综述[J]. 汤天瑾,曹向群,林斌. 光学仪器. 2004(04)
博士论文
[1]压电工作台微定位系统建模与控制技术[D]. 张栋.山东大学 2009
硕士论文
[1]基于频率可调的高精密微动平台开发[D]. 查雄飞.广东工业大学 2018
[2]压电陶瓷微定位平台的迟滞非线性补偿方法研究[D]. 刘莹.吉林大学 2017
[3]外差式光栅粗/细位移测量系统的研究[D]. 陈航.哈尔滨工业大学 2017
[4]基于BP神经网络的岩质边坡位移反分析及其应用研究[D]. 余方威.西南交通大学 2010
[5]光栅尺高速高精度跨尺度位移测量方法的研究[D]. 刘竞航.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：3683188
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外研究及现状
1.2.1 光栅尺的发展及现状
1.2.2 光栅尺的研究及现状
1.3 本论文的研究内容
1.3.1 课题来源
1.3.2 研究内容
第二章 人工神经网络模型的选择
2.1 引言
2.2 人工神经网络的可行性论述
2.2.1 人工神经网络研究现状
2.2.2 人工神经网络的特性和作用
2.2.3 人工神经网络分类
2.3 多层前馈神经网络及算法
2.3.1 多层前馈神经网络模型结构
2.3.2 标准算法
2.3.3 标准算法的改进
2.4 本章小结
第三章 图像预处理和光栅位移测量原理及程序设计
3.1 引言
3.2 图片预处理
3.2.1 数据集制作
3.2.2 噪音滤波
3.2.3 特征窗口图像提取
3.2.4 光栅图像处理
3.3 位移测量原理
3.4 图像预处理程序设计
3.5 位移测量程序设计
3.6 本章小结
第四章 光栅识别神经网络模型及程序设计
4.1 引言
4.2 神经网络中参数的选择
4.2.1 网络层数的选择
4.2.2 隐含层网络节点数的选择
4.2.3 初始权值的选择
4.2.4 超参数(hyper-parameter)设定
4.3 神经网络模型及训练算法
4.3.1 神经网络模型
4.3.2 训练算法
4.4 神经网络模型程序设计
4.5 本章小结
第五章 位移测量系统的测试和分析
5.1 引言
5.2 平台搭建与数据采集
5.2.1 图像采集系统的选择
5.2.2 数据采集
5.3 位移测量实验
5.3.1 神经网络训练及结果分析
5.3.2 实验位移测量及结果分析
5.4 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]柔性铰链微定位平台的设计[J]. 马立,谢炜,刘波,孙立宁. 光学精密工程. 2014(02)
[2]CCD分段测量的光学位移测量系统[J]. 李雅倩,付献斌,周坤. 光学精密工程. 2011(09)
[3]基于运动模糊效应的图像测速方法(英文)[J]. 徐骋,刘永才,强文义,刘汉周. 红外与激光工程. 2008(04)
[4]基于双光栅尺的高速高精度位移测量方法[J]. 节德刚,刘延杰,孙立宁,陈智超,蔡鹤皋. 光学精密工程. 2007(07)
[5]一种纳米级二维微定位工作台的设计与分析[J]. 孙立宁,马立,荣伟彬,高燕. 光学精密工程. 2006(03)
[6]双重驱动2-DOF平面并联机器人系统的研究[J]. 楚中毅,崔晶,孙立宁,曲东升. 光学精密工程. 2006(03)
[7]一种宏微双重驱动精密定位机构的建模与控制[J]. 节德刚,刘延杰,孙立宁,孙绍云,蔡鹤皋. 光学精密工程. 2005(02)
[8]直线位移传感器发展的回顾和当今产品[J]. 卢国纲. 世界制造技术与装备市场. 2005(01)
[9]基于FPGA的光栅尺信号智能接口模块[J]. 但永平,杨雷. 国外电子元器件. 2004(12)
[10]计量光栅制造综述[J]. 汤天瑾,曹向群,林斌. 光学仪器. 2004(04)
博士论文
[1]压电工作台微定位系统建模与控制技术[D]. 张栋.山东大学 2009
硕士论文
[1]基于频率可调的高精密微动平台开发[D]. 查雄飞.广东工业大学 2018
[2]压电陶瓷微定位平台的迟滞非线性补偿方法研究[D]. 刘莹.吉林大学 2017
[3]外差式光栅粗/细位移测量系统的研究[D]. 陈航.哈尔滨工业大学 2017
[4]基于BP神经网络的岩质边坡位移反分析及其应用研究[D]. 余方威.西南交通大学 2010
[5]光栅尺高速高精度跨尺度位移测量方法的研究[D]. 刘竞航.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：3683188
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/shengwushengchang/3683188.html
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