| 致谢 | 第7-8页 |
| 摘要 | 第8-9页 |
| abstract | 第9-10页 |
| 第一章 绪论 | 第17-23页 |
| 1.1 选题背景与研究意义 | 第17页 |
| 1.2 多自由度误差同时测量传感器研究意义 | 第17-18页 |
| 1.3 国内外研究现状 | 第18-21页 |
| 1.3.1 基于激光干涉技术的多自由度检测方法 | 第18-19页 |
| 1.3.2 基于光斑位置变化的多自由度检测方法 | 第19-20页 |
| 1.3.3 API公司的五自由度测量仪 | 第20-21页 |
| 1.3.4 基于自动对焦单元的三自由度光学测头 | 第21页 |
| 1.4 论文的主要研究工作 | 第21-23页 |
| 第二章 测量系统的总体方案设计和光学原理 | 第23-31页 |
| 2.1 光学测量系统的总体结构设计 | 第23页 |
| 2.2 传感器的光学原理 | 第23-24页 |
| 2.3 二维位移和二维角度的测量原理 | 第24-26页 |
| 2.3.1 二维直线位移测量原理 | 第24-25页 |
| 2.3.2 二维角度即偏摆角和俯仰角的测量原理 | 第25-26页 |
| 2.4 位移测量和角度测量的误差分离分析 | 第26-30页 |
| 2.4.1 角锥棱镜的光学特性介绍 | 第27页 |
| 2.4.2 角锥棱镜的偏摆角对出射光的影响 | 第27-28页 |
| 2.4.3 角锥棱镜的俯仰角对出射光的影响 | 第28-30页 |
| 2.5 本章小节 | 第30-31页 |
| 第三章 传感器主要元器件的选择分析及机械结构设计 | 第31-39页 |
| 3.1 光源-半导体激光器 | 第31-32页 |
| 3.2 光电转换器件-QPD，即四象限光电探测器 | 第32-35页 |
| 3.3 光学镜片的选取 | 第35-36页 |
| 3.3.1 光隔离器（由偏振分光棱镜和1/4波片胶合所组成） | 第35-36页 |
| 3.3.2 半透半反镜 | 第36页 |
| 3.3.3 角锥棱镜 | 第36页 |
| 3.3.4 平凸透镜 | 第36页 |
| 3.4 测量装置机械结构的设计与加工 | 第36-37页 |
| 3.5 测量二维角度的QPD2的离焦设置 | 第37-38页 |
| 3.6 本章小结 | 第38-39页 |
| 第四章 传感器信号处理电路与上位机软件设计 | 第39-50页 |
| 4.1 前端信号处理模块 | 第39-41页 |
| 4.1.1 四象限光电探测器的工作模式与等效模型 | 第39-40页 |
| 4.1.2 前端信号放大电路的设计以及器件的选择 | 第40-41页 |
| 4.2 偏移信号模拟解调模块的设计 | 第41-44页 |
| 4.2.1 滤波和放大电路的设计 | 第42-43页 |
| 4.2.2 偏移信号模拟解算电路 | 第43-44页 |
| 4.3 偏移信号数字解调模块 | 第44-47页 |
| 4.4 LabVIEW上位机程序 | 第47-49页 |
| 4.4.1 LabVIEW的主要特点 | 第47页 |
| 4.4.2 基于LabVIEW的传感器上位机软件的实现 | 第47-49页 |
| 4.5 本章小结 | 第49-50页 |
| 第五章 传感器的标定及精度分析 | 第50-67页 |
| 5.1 标定数学模型 | 第50-51页 |
| 5.2 标定实验 | 第51-56页 |
| 5.2.1 二维位移的标定实验 | 第51-54页 |
| 5.2.2 二维角度的标定 | 第54-56页 |
| 5.3 传感器的重复性及精度分析 | 第56-60页 |
| 5.3.1 传感器X、Y方向的重复性实验 | 第56-59页 |
| 5.3.2 传感器偏摆角和俯仰角的重复性实验 | 第59-60页 |
| 5.4 位移模型和角度模型的误差分离分析 | 第60-62页 |
| 5.4.1 偏转角电压变化对X方向位移电压影响模型 | 第61页 |
| 5.4.2 俯仰角电压变化对Y方向位移电压影响模型 | 第61-62页 |
| 5.4.3 X、Y方向位移实际位移模型 | 第62页 |
| 5.5 影响实验结果的误差分析 | 第62-66页 |
| 5.5.1 机械结构的影响因素 | 第63页 |
| 5.5.2 半导体激光器光源性能的影响 | 第63-64页 |
| 5.5.3 自然光引起的QPD测量误差 | 第64-66页 |
| 5.5.4 信号处理电路的影响因素 | 第66页 |
| 5.6 本章小结 | 第66-67页 |
| 第六章 传感器在机床主轴系统热误差测量中的应用 | 第67-73页 |
| 6.1 机床热主轴系统倾斜误差影响分析 | 第67-68页 |
| 6.2 机床温度测量 | 第68-69页 |
| 6.3 传感器对主轴系统热误差测量方案 | 第69-70页 |
| 6.4 实验测量结果分析 | 第70-72页 |
| 6.4.1 轴向伸长和偏摆角的实验分析 | 第70-71页 |
| 6.4.2 轴向伸长和俯仰角的实验分析 | 第71-72页 |
| 6.5 本章小结 | 第72-73页 |
| 第七章 总结与展望 | 第73-74页 |
| 7.1 总结 | 第73页 |
| 7.2 展望 | 第73-74页 |
| 参考文献 | 第74-76页 |
| 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况 | 第76-77页 |
