附有高程约束的三维平差方法研究

当前加速器准直主要采用激光跟踪仪进行三维空间位置测量,三维测量数据用三维平差方法计算从理论上讲更为严密,但在实践中却发现存在误差累积现象,其中在高程方向的误差累积十分明显。为了控制三维平差高程方向的误差累积,研究将大地水准面做为基准引入测量和数据处理过程之中,获得基于大地水准面的高程测量数据,用高程数据构建约束条件方程,进行附有高程约束的三维平差。以激光跟踪仪为例给出了三维平差函数模型,研究了约束方程的构建方法,推导了附有高程约束的三维平差计算公式。研究了附有高程约束的三维平差函数模型的两种应用方法,通过模拟计算展示了这两种方法对高程方向误差累积的控制效果。最后对一组实测数据采用多种平差方法进行计算对比,结果显示附有高程约束的三维平差相比无高程约束的三维平差能够更有效的控制平差中高程方向的误差累积。     

ADS超导直线加速器的准直方法北大核心

现代加速器科学实验装置的搭建是一项系统而繁杂的工作,其中应用到多种学科的专业技术。主要介绍了中国科学院近代物理研究所ADS直线加速器工程项目中的加速器标定准直安装的一般流程和方法,包括加速器控制网的建立、加速器元件的标定、加速器元件支架位置的放样和加速器元件的准直等。该项工作使用的仪器包括激光跟踪仪、关节测量臂,从理论角度讲解了加速器控制网的布设规则,标定测量坐标系的建立方法,准直工作数据处理的意义和计算方法,以及该系统工作所最终取得的成就。     

ADS超导直线加速器的准直方法

现代加速器科学实验装置的搭建是一项系统而繁杂的工作,其中应用到多种学科的专业技术。主要介绍了中国科学院近代物理研究所ADS直线加速器工程项目中的加速器标定准直安装的一般流程和方法,包括加速器控制网的建立、加速器元件的标定、加速器元件支架位置的放样和加速器元件的准直等。该项工作使用的仪器包括激光跟踪仪、关节测量臂,从理论角度讲解了加速器控制网的布设规则,标定测量坐标系的建立方法,准直工作数据处理的意义和计算方法,以及该系统工作所最终取得的成就。     

双轴准直测量调节系统

根据"神龙一号"和"神龙二号"两台直线感应加速器的直线性偏差不超过±0.2 mm、角度误差不超过±2″和高程误差不超过±0.2 mm的总体精度要求,分析了影响准直安装精度的主要因素和误差限定值;确定了采用激光跟踪仪、全站仪和水准仪相结合,建立包括大六边形网和小四边形网两个层次的高精度控制测量网;再通过专门设计的串并联精密调节机构,依据合理的准直安装工艺达到准直安装的精度要求。经过在"神龙一号"直线加速器准直安装的验证,此方法满足精度要求。     

兰州重离子医疗装置同步环安装控制网设计

介绍了兰州重离子医疗装置(HIMM)建造中准直安装方案里核心的测量控制网设计。同步环准直测量控制网是基于Leica AT401激光跟踪仪和综合测量软件SA建立的三维测量控制网,在控制网设计中采用9个基准柱和2个激光干涉测量得到的基准长度参考,以及Leica DNA03数字水准仪协同测量,使全局三维控制网设计精度达到0.04mm,最终确保同步环四极磁铁安装精度达到0.10mm的要求指标,为将来束流的稳定运行做好可靠的保证。     

直线感应加速器机械轴精密对中方法

 介绍了大型直线感应加速器机械轴精密对中安装方法和工艺。直线感应加速器由多个组元连接而成，总长几十m。采用激光跟踪仪并配以全站仪、水准仪进行准直测量，再用专门设计的高精度调节机构调节，可使机械轴的准直达到较高的精度。分析了准直安装各步骤能达到的精度，研究了几十m长机械轴准直控制测量网的建立和理论坐标值的修正。     

三维控制网技术在BEPCⅡ储存环中的应用研究

介绍了加速器准直测量控制网的特点及BEPCⅡ储存环的控制网, 给出了基于全站仪和激光跟踪仪的三维控制网技术在该工程中的研究和应用情况, 联合利用这两种仪器, 采用三维测量方式建立了一个高精度的测量控制网, 着重分析了三维控制网的优缺点及增加全站仪观测值后对控制网精度的贡献, 并指出三维控制网技术具有较好的应用前景.     

神光-Ⅲ 3ω光路自动准直系统设计

基于闭环反馈控制理论，对神光-Ⅲ 3ω光源自动准直系统进行设计，分析系统的工作原理、控制算法和软件控制流程。对准直过程中电动控制对于控制结果影响的变化规律建立了数学模型，旨在克服俯仰和方位相互联动对准直精度的影响。采用二维镜架自动准直方案，使准直偏差在预定调整范围内不断收敛。神光-Ⅲ调试现场的准直结果证明：该自动准直系统达到了设计要求，即自动准直系统在半小时内完成8路光束的光束准直，其角度误差≤5.0%/空间滤波器小孔直径,平移误差≤1.0%(光束近场直径精度)。     

漂移量反馈控制式激光准直方法

提出一种集光纤准直与光束漂移量反馈控制准直技术于一体的激光光束准直方法 ,它是在单模光纤对激光器出射光束漂移量进行初级准直的基础上 ,进一步对光束的漂移量进行反馈控制 ,进而提高出射光束的方向稳定性。准直系统中利用漂移量分离光路和光电检测系统对光束的平漂量和角漂量进行了分离检测 ,并各自构成相应的光束空间平漂量反馈控制系统和光束空间角漂量反馈控制系统 ,减小了平漂量和角漂量反馈控制中的相互耦合。引入单模光纤使激光器与光束漂移量反馈控制准直系统相隔离 ,减小了激光管热源温度变化等因素对准直系统的影响 ,同时还便于准直系统使用中的安装布置。上述方法的应用 ,提高了准直精度及准直效率。实验表明目前该方法准直精度可达 0 .7× 10 -7rad。     

高能同步辐射光源地面网测量方案及数据处理

随着粒子加速器对束流的精确控制要求越来越高,对工程控制网的设计与测量提出了更高的要求,详细介绍了高能同步辐射光源（HEPS）工程测量首级地面控制网的布设及测量方案。地面控制网永久点标志布设于粒子加速器建筑隧道内,通过垂直通视孔与架设在线站大厅顶面的仪器铅锤对中,并形成平面互相通视的观测条件,实现了平面测站和坐标的联系传递;高程方向采用水平通视孔及门窗通视的方式实现水准测站和高程坐标的联系传递。由此构成了立体化通视与观测结构,这在国内同步辐射光源建设中有独特之处,有力保证了加速器轨道的精确控制。平面控制网分别采用GNSS控制网和全站仪边角网测量的方案,高程控制网采用室内隧道地面和室外地面水准测量的方案。在加速器隧道设备安装前进行了两次地面控制网测量,数据处理采用平面+高程的模式平差。经过不同测量方案的对比来验证测量过程的正确性,同时对比两次控制网的测量结果来验证可靠性。平均点位标准偏差为2 mm,反映测量成果的精确可靠,满足后续二级隧道控制网测量及设备安装准直需要。HEPS对永久控制点的稳定性提出了很高的要求,通过优化设计和特殊施工,在狭窄隧道空间内成功建设了超高、超细、高稳定的基岩隔空...     

图像处理在光路自动准直系统中的应用

光路自动准直系统应用于惯性约束聚变的高功率激光装置中的光束自动调整。图像处理是光路自动准直的关键技术之一。针对神光Ⅲ原型装置,结合阈值化、重心法、中值滤波和圆拟合等多种不同的图像处理方法设计了一套合理的准直方案,并且在模拟实验平台上进行了实验验证。实验结果表明,光路自动准直系统能够在15min之内顺利完成光路的自动调整,光束近场调整精度优于近场光斑的±0.5%,光束远场调整精度≤±0.3″,满足了原型装置的总体要求。     

VB语言环境下基于串口通信的光纤光栅传感网络分析软件的设计

 为了更方便地编写基于串口通信的光纤光栅传感网络的分析软件,实现对光纤光栅传感网络的远程控制,设计了一种VB语言环境下编写光纤光栅传感网络的分析软件的方法。利用VB语言环境实现了PC机和单片机之间串口通信、PC机对单片机的控制、数据处理以及图形绘制功能。并利用已标定的光纤光栅对可调谐激光器解调法的光纤光栅传感网络及其解调软件的精确性和实用性进行测定。实验结果表明该软件具有设计简单、工作稳定的特点。本文也为光纤光栅传感网络的远程控制和联网控制提出了思路。     

星载离轴多光谱相机焦平面的装调与检测

针对某离轴多光谱相机焦平面高精度的装调要求,设计了焦平面组件,阐述了装调、检测的仪器设备和方法。首先将焦平面组件安装至镜头,测量并解算出CCD光敏面的角度和位移偏差,接着根据偏差确定调整垫修研量,进行初次修垫并重新安装,然后利用调整工装微调CCD姿态至满足指标要求,调整垫处打销钉定位,最后根据拟合出的最佳焦平面位置再次修研调整垫,利用销钉复位完成装调工作。检测结果表明,相机的CCD光敏面相对于设计焦平面三维角度偏差分别为Δα=-6.7″,Δβ=1.9',Δγ=13.2″,三维位移偏差分别为Δx=-0.004 mm,Δy=0.006 mm,Δz=-0.070 mm,相机四谱段、全视场MTF优于0.25,满足设计和装调要求。测量和解算误差分析表明,所用的设备与方法能够满足装调精度的要求,可以为此类相机的研制提供一定的技术参考。     

A deep learning–based method for improving reliability of multicenter diffusion kurtosis imaging with varied acquisition protocols

Multicenter magnetic resonance imaging is gaining more popularity in large-sample projects. Since both varying hardware and software across different centers cause unavoidable data heterogeneity across centers, its impact on reliability in study outcomes has also drawn much attention recently. One fundamental issue arises in how to derive model parameters reliably from image data of varying quality. This issue is even more challenging for advanced diffusion methods such as diffusion kurtosis imaging (DKI). Recently, deep learning–based methods have been demonstrated with their potential for robust and efficient computation of diffusion-derived measures. Inspired by these approaches, the current study specifically designed a framework based on a three-dimensional hierarchical convolutional neural network, to jointly reconstruct and harmonize DKI measures from multicenter acquisition to reformulate these to a state-of-the-art hardware using data from traveling subjects. The results from the harmonized data acquired with different protocols show that: 1) the inter-scanner variation of DKI measures within white matter was reduced by 51.5% in mean kurtosis, 65.9% in axial kurtosis, 53.7% in radial kurtosis, and 61.5% in kurtosis fractional anisotropy, respectively; 2) data reliability of each single scanner was enhanced and brought to the level of the reference scanner; and 3) the harmonization network was able to reconstruct reliable DKI values from high data variability. Overall the results demonstrate the feasibility of the proposed deep learning–based method for DKI harmonization and help to simplify the protocol setup procedure for multicenter scanners with different hardware and software configurations.     

Alignment of heavy ion therapy center vertical terminal

ABSTRACT

Wuwei heavy ion therapy center is the first Chinese heavy ion accelerator facility developed for cancer therapy, in which four terminals are distributed and the height of the vertical terminal is up to 18?m. Installation units of vertical terminal are diverse and complex, moreover, these units present poor alignment visibility. Thereby, it is difficult to perform the alignment among these components. Based on the laser tracker and high precision three-dimensional surveying control network, this paper proposes an efficient alignment method using multiple conversion of magnet fiducial data and pre-alignment of complex magnet unit. All the components are successfully aligned, and meanwhile the installation efficiency of vertical terminals is improved. Alignment accuracy of magnets is less than 0.1?mm. Error analysis presents that this alignment method achieves its goal.     

CSR的准直安装

 中国科学院近代物理研究所的国家＂九五＂重大科学工程项目，兰州重离子加速器冷却储存环（简称HIRFL-CSR）的准直安装，要安装的元件数量多、范围广、并且精度要求高。为满足这些要求，将引入工程测量控制网的方法，并主要采用新一代测量仪器激光跟踪仪，进行测量和安装任务；并结合新的仪器和方法，建立了CSR准直数据库系统。     

激光光栅和反射镜姿态调节的高精度开环控制

为了提高高功率激光物理实验中激光束的精密对准度,提出了一种对激光光栅和反射镜姿态进行可视化、高精度调节的开环控制系统。该系统设计为由上位机、下位机和角位移微调机构等部分组成。从应用层通信协议、HostLink(Fins)协议和三维姿态模拟等方面介绍了上位机监控软件的设计;从步进电机驱动器复用、PLC电机断电相位记忆和下位机梯形图程序框图等方面讨论了下位机PLC控制系统设计;分析了角位移微调机构中通过把丝杆螺母的直线微位移转换为角度微位移来达到高精度转角分辨率的实现原理;并用实验数据验证了实际转角分辨率达到高精度设计要求。结果表明这种开环控制系统能够很好的实现对激光光栅和反射镜转角的高精度调节控制,对其他类似实验设备的高精度角度调整也具有借鉴意义。     

Online self-calibration for mobile vision based on laser imaging and computer algorithms

A self-calibration technique for mobile three-dimensional vision is presented. This technique determines the vision parameters during the vision task based on computer algorithms and image processing. The three-dimensional vision is performed by a Bezier network based on laser line projection. This network provides the data to perform the online self-calibration when the vision system is modified. Here, the changes of the extrinsic and intrinsic parameters are determined. The structure of the network is performed by the line shifting provided by the surface depth. From this structure, the data for the initial calibration and online self-calibration are deduced. In this manner, the calibrated references and physical measurements are avoided to perform the online self-calibration. Therefore, calibration limitations caused by online modifications are overcome to perform the mobile vision. Thus, the proposed self-calibration improves the accuracy and performance of the mobile vision. It is because online data of calibrated references are not passed to the vision system. This procedure represents a contribution in the field of the online recalibration, which is performed based on calibrated references. To elucidate this contribution, an evaluation is performed based on the self-calibration methods, which are reported in the recent years. Also, the time processing is described.