某型号瞄准制导仪中调制盘图案的设计

基于旋转调频调制盘的定位原理,研究了某型号瞄准制导仪中调制盘图案的设计特点。该调制盘的设计具有调制盘的转动中心与光学系统的光轴不同心,连续线性反映目标的偏离量,以及以直角坐标方式给出目标的方位信息等特点。设计了该调制盘的外、内调制光路的调频图案。外、内调制光路上的图案分别刻饰有三条光路,它们各自对应着6个不同的频率区域。给出了该调制盘确定偏离信息的原理和频率的计算方法。该调制盘可以线性地给出偏离中心的误差信息。     

激光驾束制导仪中调制盘的设计

介绍了激光驾束制导仪中调制盘的空间编码原理,阐述了调制盘的设计过程,采用单调制盘来缩小驾束制导仪的体积和重量。考虑到制导仪器实际工作的各种因素,设计了调制盘内、外码道的宽度,起止位置和5种频率值。给出了调制盘确定偏航信息的原理,表征导弹位置信息的调制系数和频率的计算方法。针对调制盘两场交接处的误码问题,提出了变角度设计方法,将各频率沿径向方向旋转45°,从而保证了5 ms的场周期,提高了制导精度。     

激光驾束制导仪中调制盘的设计

介绍了激光驾束制导仪中调制盘的空间编码原理,阐述了调制盘的设计过程,采用单调制盘来缩小驾束制导仪的体积和重量。考虑到制导仪器实际工作的各种因素,设计了调制盘内、外码道的宽度,起止位置和5种频率值。给出了调制盘确定偏航信息的原理,表征导弹位置信息的调制系数和频率的计算方法。针对调制盘两场交接处的误码问题,提出了变角度设计方法,将各频率沿径向方向旋转45°,从而保证了5 ms的场周期,提高了制导精度。     

一种架束式激光制导仪的基本组成和制导过程

基于驾束式激光制导的原理和方法,较详细地分析了一种激光驾束制导仪的目标瞄准具、激光器、引导光束形成装置等基本组成部件和功能,并作了简单的计算。分析了一种驾瞄准制导仪对导弹的制导过程。     

真三维显示器中的同步照明光学系统

在基于多投影机旋转屏的真三维显示器中需要有一种高亮度、窄脉冲工作的白光光源。提出了一种同步照明光学系统,它采用高亮度、连续白光UHP灯作为投影光源,场镜与球面反射镜绕屏幕转轴交替排列,两个透镜组与屏幕同步转动,只有在屏幕正对着投影机时,光束才能从对应的场镜出射照明相应的投影机。该照明光学系统仅用一个光源就能满足真三维显示器中所有投影机照明的需要,并从结构上保证了屏幕转动与投影机投影之间严格同步。该系统成功地应用到了基于多投影机旋转屏的真三维显示器中,三维图像清晰明亮,色彩丰富。论述了系统的工作原理和系统结构,并对投影结果进行了分析。     

红外场景投射器双波段投影光学系统设计

为了使红外场景投射器投射出的红外场景更加逼真,设计了一入瞳距800mm、入瞳100mm和视场为±2.5°的双波段红外场景投射器投影光学系统。研究了红外场景投射器双波段投影光学系统的设计过程,分析了初始结构选择的方法。该系统可以模拟主要发出波长为3~5μm的高温物体和波长为8~12μm的常温物体,可以分别使用3~5μm波段红外探测器和8~12μm波段红外探测器进行观测,并对该系统进行了像质评价和公差分析。     

应用CCD的投影物镜调制传递函数测量系统

调制传递函数是评价光学成像系统成像质量的重要方法,因而测量光学系统的调制传递函数在各种成像光学系统生产实践中具有相当重要的作用。但是长期以来,投影显示设备的生产中缺少能够定量的检测投影物镜性能的标准化方法。根据线性系统和傅里叶变换的理论,结合液晶投影机投影物镜生产、检测的实际需要,提出了应用CCD图像采集系统的投影物镜调制传递函数测量方法,为生产实践提供了可行的定量判断投影物镜性能的手段。给出了实际物镜的检测结果,并与物镜的设计参量进行了比较,同时对影响系统测量精度的一些因素进行了分析。     

激光核聚变诊断设备双光束交汇瞄准技术研究

 针对惯性约束激光核聚变诊断设备的精确安装瞄准问题,提出一种新的基于双光束交汇瞄准系统。瞄准指示光学系统采用里斯特显微物镜结构,物像距为180mm,放大倍率为10倍,数值孔径为0.25。机械结构设计采用二维指向可调、沿瞄准指示光学系统光轴可以移动的三维调整机构。系统整体占用空间锥角为28°,小于设计要求极限30°。分析了系统的瞄准误差,结果表明该系统的瞄准精度可达到25μm。该系统瞄准精度有望在激光核聚变靶室得到广泛应用。     

用于角膜放射状切开手术的准分子激光器和光束投射系统

介绍了用于角膜放射状切开手术的准分子激光器和光束投射系统.得到宽0.14mm长8mm的狭缝光束.能量密度大于200mJ/cm~2.用Dove棱镜可使光束旋转.这个光学投射系统适合于动物角膜放切研究.     

基于自由曲面反射镜的低投射比超短焦投影物镜的光学设计

为了设计低投射比的超短焦投影物镜,本文采用自由曲面和折反式的光路结构设计了一种具有低投射比的超短焦投影物镜系统。该物镜由一个旋转对称的折射透镜组和一个自由曲面反射镜组成。采用11.938 mm的数字微镜器件(DMD)作为空间光调制器产生图像源。采用法线加权迭代优化的方法计算自由曲面。最后,分析了系统的性能。仿真结果表明:超短焦投影物镜可在580 mm的投影距离处实现3048 mm尺寸的大屏幕投影,系统的投射比低至0.19,系统的最大畸变小于0.72%。能够满足低投射比超短焦投影物镜的设计要求。该投影系统具有低投射比、低畸变、投影效果好等优点,可为超短焦投影系统的进一步发展提供有益参考。     

数字条纹投射技术中改进的非线性校正方法

在数字条纹投射技术中,系统的非线性是影响投射条纹质量的主要因素,其直接导致变形条纹中出现高次谐波,从而影响系统的测量精度。提出了一种系统非线性校正的新方法,利用N阶多项式拟合代替传统的单一伽马参数表示系统的非线性关系,并依据条纹图像累积直方图匹配方法,通过迭代操作同时求得系统非线性关系和较高精度的物体位相分布。计算机模拟及实验结果表明,该方法能够有效地抑制系统非线性的影响,获得理想的物体位相分布,从而验证了该方法的可行性。     

泽尼克多项式曲面投影显示系统

采用调制传递函数和波前像差分析方法,设计了基于三片泽尼克多项式曲面反射镜的反射投影成像系统.其中第一片反射镜表面为凹面,用于减小第二片反射镜的尺寸和获得高对比度,而另外两片反射镜表面为凸面,用于校正主要的像差和获得更短的投影距离.利用ZEMAX软件分析了所设计的基于泽尼克多项式曲面反射镜成像系统的光学性能.结果表明,设...     

An improved stair phase encoding method for absolute phase retrieval

An improved phase unwrapping method is proposed to reduce the projection fringes in three-dimensional (3D) surface measurement. Color fringe patterns are generated by encoding with sinusoidal fringe and stair phase fringe patterns in red and blue channels. These color fringe patterns are projected onto the tested objects and then captured by a color CCD camera. The recorded fringe patterns are separated into their RGB components. Two groups of four-step phase-shifting fringe patterns are obtained. One group of the stripes are four sinusoidal patterns, which are used to determine the wrapped phase. The other group of stripes are four sinusoidal patterns with the codeword embedded into stair phase, whose stair changes are perfectly aligned with the 2π discontinuities of sinusoidal fringe phase, which are used to determine the fringe order for the phase unwrapping. The experimental results are analyzed and compared with those of the method in Zheng and Da (2012. Opt Express 20(22):24139–24150). The results show that the proposed method needs only four fringe patterns while having less error. It can effectively reduce the number of projection fringes and improve the measuring speed.     

电子XOR莫尔等高术及产生微分和旋转剖面效应的研究

本文提出利用数字电子XOR(异或)运算,得到三维物体的实时等高线条纹,这种莫尔技术的特点是能消除莫尔纹的载频.用该方法,通过改变投影光栅周期,实现空间等高剖面的旋转,横向移动物体得到实时的斜率等位线条纹,并给出实验结果.     

用于数字条纹轮廓术的一种基于广义分析模型的后滤波方法

由于数字投影和采集系统的非线性失真,传统的方法通常需对采集到的条纹进行低通或带通滤波从而抑制高次谐波并获取基频分量。基于广义分析模型针对数字条纹轮廓术提出一种对测量后的物体形貌进行后滤波的算法,消除了非线性失真对测量结果所造成的影响并提高了数字条纹轮廓术的测量精度。论述了条纹轮廓术的原理和广义分析模型,分析推导出后滤波算法。仿真和实验结果表明,后滤波方法能够快速准确地实现基于数字投影的三维形貌重建。     

融合单目视觉的激光扫描投影系统自标定方法

为解决现有激光扫描投影系统中需要手动标定的问题,提出了融合单目视觉的激光扫描投影系统自标定方法.首先建立了融合单目视觉技术的激光扫描投影系统模型,给出了融合单目视觉的激光扫描投影系统自标定方法;其次建立了单目相机与激光扫描投影系统、被投影物体之间的数学模型;最后运用Matlab软件进行模拟仿真,证明融合单目视觉的激光扫...     

Analysis of a multi-wavelength multi-camera phase-shifting profilometric system for real-time operation

Real-time accomplishment of a phase-shifting profilometry through simultaneous projection and recording of fringe patterns requires a reliable phase retrieval procedure. In the present work we consider a four-wavelength multi-camera system with four sinusoidal phase gratings for pattern projection that implements a four-step algorithm. Successful operation of the system depends on overcoming two challenges which stem out from the inherent limitations of the phase-shifting algorithm, namely the demand for a sinusoidal fringe profile and the necessity to ensure equal background and contrast of fringes in the recorded fringe patterns. As a first task, we analyze the systematic errors due to the combined influence of the higher harmonics and multi-wavelength illumination in the Fresnel diffraction zone considering the case when the modulation parameters of the four gratings are different. As a second task we simulate the system performance to evaluate the degrading effect of the speckle noise and the spatially varying fringe modulation at non-uniform illumination on the overall accuracy of the profilometric measurement. We consider the case of non-correlated speckle realizations in the recorded fringe patterns due to four-wavelength illumination. Finally, we apply a phase retrieval procedure which includes normalization, background removal and denoising of the recorded fringe patterns to both simulated and measured data obtained for a dome surface.     

基于双声光偏转器的变频三维数字成像

提出了一种基于双声光偏转器的时序变频三维数字成像系统.此系统可以实时产生并投射具有不同空间频率的条纹结构光序列照明被测物体,可以以视频速率完成任意形状物体的三维传感.整体系统采用全固态结构,无任何机械运动部件,具有高精度、全场测量、动态可编程、普适性好等特点.给出了该三维数字成像系统对一个台阶状物体形貌测量的应用实例.结果证明DAOP对于解决具有复杂几何形状或拓扑结构物体的三维形貌测量问题是一种有效技术.     

Surface profiling using fringe projection technique based on Lau effect

In this paper, the surface profile of objects is determined by using a grating projection system. The method is based on the concept of self-imaging, namely, the Lau effect. Periodic fringe patterns are generated from the projection of a grating illuminated by multiple mutually incoherent quasi-plane wavefront. The fringe patterns are then projected on to the object surface and the deformed grating image is captured by a CCD camera for subsequent analysis. Phase shifting techniques have been employed to determine the phase value. With suitable calibration of the system and the phase value obtained, the surface profile of the objects can be determined. The phase variation is achieved by using a linear translation stage incorporated to the grating. In this study, two specimens are tested to demonstrate the validity of the method. One is a spherical cap with a height of 4 mm, and the other is a coin. The experimental results are compared with results obtained by mechanical stylus method. In the case of the spherical cap the results are also compared with fringe projection method based on Talbot effect.