顶管机自动导向水平角测量系统研究

设计了一套基于激光准直技术的顶管机自动导向水平角测量系统。系统具有两套光靶激光测量装置。利用具有漫反射特性的标靶接收准直激光,标靶图像经CCD相机采集后处理得到标靶上的光点位置,根据光点位置的变化可计算得出顶管机机头偏转的角度信息。研究了图像处理算法和角度计算算法,并搭建了实验测试系统。实验结果表明,在100m的测量距离内,系统水平角测量范围可达到±1°,测量精度为0.01°,可以满足顶管机地下施工水平方位角的测量要求。     

猫眼效应中离焦量对激光回波发散角的影响

平行光束或者激光束在光轴方向上照射焦平面成像系统时会产生猫眼效应,焦平面探测器安装的正交性与离焦量直接影响猫眼回波的光学特性,进而影响基于猫眼效应的探测系统的性能。针对猫眼效应中离焦量与后向反射光束发散角之间关系,利用物理光学进行分析,建立理论模型,对焦距为0.18 m的焦平面探测成像系统进行数值计算得到:在离焦量为0.16 mm时,发散角最小（0.019 mrad）。搭建实验系统,测试离焦量与猫眼回波发散角,测得离焦量在0.15 mm附近存在最小的发散角为0.025 mrad,与计算结果0.019 mrad基本吻合。研究表明:1） 负离焦对发散角的影响大于正离焦;2） 猫眼回波发散角基本上随着离焦量绝对值的增加而变大,但是变化曲线并不关于零离焦量点对称,而是在某个正离焦处存在一个最小发散角。     

The method to evaluate the position error in graphic positioning technology

In the measurement of automobile body-in-white, it has been widely studied to position the twodimensional (2D) visual sensors with high precision. In this paper a graphic positioning method is proposed, a hollow tetrahedron is used for a positioning target to replace all the edges of a standard automobile body. A 2D visual sensor can be positioned through adjusting two triangles to be superposed on a screen of the computer, so it is very important to evaluate the superposition precision of the two triangles. Several methods are discussed and the least square method is adopted at last, it makes the adjustment more easy and intuitive with high precision.     

The method to evaluate the position error in graphic positioning technology

In the measurement of automobile body-in-white, it has been widely studied to position the two dimensional(2D)visual sensors with high precision. In this paper a graphic positioning method is proposed,a hollow tetrahedron is used for a positioning target to replace all the edges of a standard automobile body.A 2D visual sensor can be positioned through adjusting two triangles to be superposed on a screen of the computer, so it is very important to evaluate the superposition precision of the two triangles. Several methods are discussed and the least square method is adopted at last, it makes the adjustment more easy and intuitive with high precision.     

大口径、高精度二维快速控制平面反射镜系统设计北大核心CSCD

为解决光电跟踪仪跟踪精度测量过程中光束大范围指向的模拟问题,设计了一种大口径、高精度二维快速控制反射镜(fast steering mirror,FSM)。采用微晶材料设计了长、短轴分别为230 mm和160 mm的椭圆形平面反射镜,面形精度优于λ/30。采用音圈电机驱动,通过柔性支撑铰链设计及DSP嵌入式控制系统,运动行程达到±30 mrad,运动控制精度达到5μrad,运动控制线性度优于±0.20%,角分辨率优于1μrad。通过软件控制,实现对入射光束圆形轨迹运动、直线轨迹运动、随机运动等形式的运动模拟。最后,对设计指标进行实际测试,可以满足跟踪精度光束动态模拟的测试需求。     

基于双频激光干涉仪的显微模板精密测量

为了对光纤阵列测量的高精度显微模板进行精密检测,采用双频激光干涉仪结合显微视觉系统,通过骨架化、腐蚀法、质心法等算法对显微图像进行计算处理,实现模板特征刻线的提取与精确定位。对模板上8条刻度线之间的间距分别进行重复测量和组合测量,实验结果表明重复测量的标准偏差不大于0.07 m,组合测量的标准偏差不大于0.04 m。介绍了测量系统构成与工作原理,并对测量过程进行了精度分析,分析结果表明测量过程的极限误差不大于0.10 m。     

快速高精度电动调整镜研究

高能激光合束系统中反射镜在工作前需要进行快速高精度的指向调整。设计了一种二维电控调整镜,系统主体采用一体化的柔性支撑设计,驱动采用步进电机配合减速机构带动螺杆实现,反射镜偏转角度的精密测量采用电涡流传感器,使用数字信号处理器（DSP）作为主控模块。对系统的工作原理和设计进行了分析,对系统标定方法和控制算法进行了深入研究。为了满足系统调整速度的要求,采用S形加减速算法作为调整镜的控制算法,采用分段线性的系统标定方法。最后对系统进行了实验测试,结果表明,在±500″角度范围内,调整镜到位时间在3 s以内,控制误差小于2″,可以满足系统要求。     

层次卷积滤波红外弱小目标检测方法

针对单帧复杂背景红外图像点目标检测算法存在复杂背景下处理效果不理想、处理时间长的问题,提出了一种层次卷积滤波检测算法。主要分为两个部分：第一,根据红外小目标特性,设计一种层次卷积滤波的算子,对图像进行滤波处理,实现图像中小目标的增效和背景抑制的效果;第二,采用基于最大值的自适应阈值方法,对图像进行二值化操作,过滤背景杂波,最终提取到待检测的目标。在大量不同背景红外图像中进行实验,论文算法在背景抑制因子和信噪比增益的性能量化结果上优于现有5种典型红外弱小目标检测算法的性能结果,且平均处理时间仅为高斯拉普拉斯（Laplacian of Gaussian,LoG）滤波算法的30.42%。通过实验对比,表明该层次卷积滤波算法可以有效解决在不同复杂背景下的红外图像中对小目标检测的问题。     

轻量级光电实验室综合管理系统的设计与实现

针对当前光电实验室数据繁多且结构复杂的实际情况,本文利用数据库等技术设计了一套针对于大型光电实验室综合管理系统的框架和数据结构,并最终实现该系统。该系统能够对光电实验室的实验数据进行有效的组织、管理和应用,能够对实验设备进行管理和统计,该系统设计有完善的架构体系,并有预留接口,为系统的升级和功能的添加提供了便利。光电实验室综合管理系统可以使实验室人员科学合理地安排实验,减少实验次数、缩短实验周期,更好的利用现有实验数据,从而减少资源的浪费,实现实验室数据资源有效而经济的管理。同时,通过对设备信息的管理可以提高设备的利用率,进而优化实验室的资源配置。