Korean Journal of Optics and Photonics (한국광학회지)

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The signal processing of moire fringes obtained by the superposition of a fixed self-imaging elongated circular(EC) grating and a moved EC grating for the precise measurement of linear transverse displacements

정밀한 선형 횡변위 측정용 elongated circular 격자의 자체결상을 이용한 무아레 무늬의 신호처리법

  • Lee Sang Il (Applied Optics and Electromagnetics, School of Natural Sciences, Hannam University) ;
  • Baek Seung Sun (Applied Optics and Electromagnetics, School of Natural Sciences, Hannam University) ;
  • Jo Jae Heung (Applied Optics and Electromagnetics, School of Natural Sciences, Hannam University)
  • 이상일 (한남대학교 자연과학부 광·전자물리학 전공) ;
  • 백승선 (한남대학교 자연과학부 광·전자물리학 전공) ;
  • 조재흥 (한남대학교 자연과학부 광·전자물리학 전공)
  • Published : 2004.10.01
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Abstract

We obtained precise linear transverse displacements from the results of signal processing on moire fringes measured by the superposition of a fixed self-imaging elongated circular(EC) grating and a moved EC grating. The linear displacement less than one pitch of the moving EC grating was calculated from the position of a bright moire fringe generated on the linear grating part of the EC gratings. The moire signals were high-frequency-filtered, smoothed, curve-fitted, and first-differentiated moire signals in sequence. Also the linear displacement created by movement by the unit of integer times of a pitch was readily measured by the count of the even number of zero-crossing points corresponding to bright moire fringes obtained by the above same processing without curve fitting. Then we can measure linear transverse displacements with the accuracy of better than 3 %, which are more accurate values than those by the traditional visual method within the displacement of 80 ${\mu}{\textrm}{m}$.

직선격자와 원형격자의 혼합형태인 EC(Elongated circular) 격자의 무아레 무늬로 수 $\mu\textrm{m}$의 선형 횡변위를 보기 위하여 자체결상법으로 무아레 무늬를 형성하고 이를 신호처리하여 횡변위를 정밀하게 측정하였다. CCD 카메라로 측정한 무아레 무늬의 직선격자 부분을 고주파 필터링(filtering)과 스무딩(smooothing) 및 2차함수 피팅(fitting)하고, 이 결과의 1차 미분으로부터 영점교차의 위치를 세어서 직선격자 부분의 밝은 무늬의 위치를 측정하였다. 그리고 EC격자의 원형격자 부분에 의한 무아레 무늬는 고주파 필터링과 스무딩으로 구한 결과의 1차 미분에서 나온 영점교차 개수로부터 원형격자의 밝은 부분의 개수를 셈으로써 선형 횡변위의 EC격자 피치에 대한 정수배의 선형이동량을 정확히 계측하였다. 이 결과 80 $\mu\textrm{m}$ 이하의 횡변위에 대해서 지금까지 무아레 무늬로부터 가시적으로 구한 선형 횡변위량보다 훨씬 정확한 3% 이하의 정확도로 횡변위를 구할 수 있었다.

Keywords

References

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