基于转镜跟踪目标的分析与计算

基于高速CCD相机主光轴的转镜弹道同步跟踪系统,研究了高速飞行弹丸飞行姿态和飞行速度的问题,利用转镜的反射原理和转镜运动规律,建立了转镜随弹丸运动的时空关系模型和转镜运动参数的数学模型,并推导转镜运动参数与弹丸飞行速度和弹道距转镜中心垂直高度之间的数学关系;在理论分析的基础上,用MATLAB分析了转镜视场内的弹道宽度随时间变化的规律以及转镜转角和角加速度随时间变化的规律,得到在某一时刻转镜视场的大小以及转镜参数的变化曲线;给出了转镜尺寸、扫描速率曲线和最大离散速度等主要参数的计算方法,分析了它们对整个跟踪系统的影响。针对系统设置参数为h=150 m, v=300 m/s时进行仿真,仿真结果表明本系统可实现对高速弹丸的同步跟踪。     

高速转镜相机转速测量的同步传感系统

同步传感系统新方法主要是利用激光的抗电磁干扰及可高速处理的性能得到转镜的时间信息,再经过光电转换来实现转速的测量。探测电路部分采用限幅放大,在一个大的动态范围内,都可以得到稳定的脉冲信号。为满足精度的需求,信号处理部分采用ASIC计数单元,精度为0.2 ns,然后通过嵌入式控制模块,方便地实现人机通信。由实验结果得到该方法的误差在ns级,比传统的高速相机传感器在精度上提高了一个数量级。     

高速转镜相机转速测量的同步传感系统

 同步传感系统新方法主要是利用激光的抗电磁干扰及可高速处理的性能得到转镜的时间信息,再经过光电转换来实现转速的测量。探测电路部分采用限幅放大,在一个大的动态范围内,都可以得到稳定的脉冲信号。为满足精度的需求,信号处理部分采用ASIC计数单元,精度为0.2 ns,然后通过嵌入式控制模块,方便地实现人机通信。由实验结果得到该方法的误差在ns级,比传统的高速相机传感器在精度上提高了一个数量级。     

斜入射高速转镜相机数字像面的研究

转镜相机像面设计中,基于传统代替圆理论的设计存在原理性误差,而通过综合考虑几种代替圆理论衍生出来的最佳设计理论会出现圆心不重合、转镜中心点偏离坐标中心等问题,对加工和装配的要求高.在数字像面设计中,把转镜旋转中心点设为坐标中心,推导出每个传感器成像像面坐标和像面边缘离焦量方程,从模拟结果可以看出,转镜扫描时形成了Pascal蜗线,且每个像面又单独为一条直线,符合高速转镜原理和本文计算理论的结论.可为像面定位、工作角、倾斜角选取提供依据.     

转镜等待分幅——高速摄影机中的杂光现象

本文分析了转镜等待分幅高速摄影中杂光现象产生的原因,提出了消除杂光的措施以及选择转镜面(反射面)宽度的新原则,从而有可能从根本上消除杂光。     

转镜式高速分幅相机中的离焦计算

本文从排镜代替圆产生的离焦和不共轴性出发,推导了在底片代替圆上离焦计算的精确公式,克服了传统计算方法所引入的误差,为评价转镜分幅相机的像质提供了更可靠的依据。     

转镜式高速相机在爆炸实验中的某些应用

本文介绍了转镜式高速相机在爆炸实验中的应用情况。阐明了这些相机使用时配备的各种主要附加装置,并举例说明了所得到的实验结果。     

转镜分幅相机中分幅系统放大倍率的校正

理论上分析转镜分幅相机分幅系统放大倍率不一致产生的原因及因素。给出分幅系统放大倍率校正的方法,并以国内普遍使用的FJZ-250型高速转镜分幅相机为例,给出了每一画幅的放大倍率和校正系数。实测结果表明：分幅系统的放大倍率的不一致性与理论计算值差异较大,以校正的数据去分析处理爆轰实验底片,其空间测试精度有较大的提高。     

超高速转镜式扫描相机的时间分辨率测量

分析了影响转镜扫描相机时间分辨率的各种因素,给出了极限时间分辨率和基于相机动态摄影分辨率计算的时间分辨率的理论计算公式和结果。结合国内普遍使用的SJZ-15型转镜扫描相机,用自研设备动态像质检查仪和100ps超短脉冲激光照明两种测试方法,计算出了该相机钢转镜和铍转镜在不同转速下的实测时间分辨率值,并对数据进行了分析、比对和讨论。实测数据表明：钢转镜的转速为12×104 r/min,其最高时间分辨率约为8ns;铍转镜的实用最高转速为30×104 r/min,其最高时间分辨率约为4ns。     

基于转镜的激光触发系统设计

 设计了一种新的基于转镜的光电触发装置。电机带动反射镜转动,形成转镜,激光光线经转镜反射形成扇形光幕,利用光电接收装置接收经被测目标和转镜两次反射的反射激光,产生触发信号,由采集模块对触发信号进行采样,将模拟信号转化为数字信号,并通过传输模块传送到被控设备,实现触发。     

基于FSM的高精度光电复合轴跟踪系统研究

为解决大惯量光电跟踪器对高速机动目标的角秒级跟踪问题,设计了以快速控制反射镜作为精级,大惯量跟踪架作为粗级的双探测器型光电复合轴跟踪系统,并对快速控制反射镜和复合轴系统所涉及关键技术进行了分析。通过某模拟航路半实物跟踪试验不超过70μrad的跟踪误差,验证了系统设计的有效性。     

基于旋转式反射镜的飞行视觉系统设计

在MEMS麦克风贴片工艺中,真空吸嘴吸取MEMS芯片以后需要进行芯片位姿的精确校正。为实现高速高精度贴片功能,提出了一种基于旋转式反射镜的飞行视觉系统,该方案利用齿轮齿条将吸嘴的升降运动转化为反射镜的旋转运动,通过设计齿轮参数,实现反射镜不干涉吸嘴的拾放功能。当反射镜旋转到与水平位置夹角呈45°时,视觉系统可以获得MEMS芯片的静止的清晰图像,CCD相机采集一幅图像后,在贴片头飞行的过程中,控制系统完成MEMS芯片的位置和角度的校正。实验结果表明,该系统可以获取高质量MEMS芯片图像。该系统结构简单紧凑,成像无失真,不限制贴片头的运动轨迹,显著提高了MEMS芯片的贴片质量和贴片效率,可广泛地应用于贴片机系统中。     

机械转镜隔离器

本文介绍一种新的,适用于高功率激光核聚变装置的隔离器.这种高速机械转镜隔离器(通光口径(?)140mm,转速6000rpm.)具有很高的隔离比和很低的插入损耗,还同时具有空间滤波和隔反向激光的功能.对发展这种隔离器需解决的同步问是,作了详细的讨论.测得同步精度优于0.3μs,复原精度优于1".对影响精度的因素作了分析.     

基于动力学性能的超高速摄影仪转镜的设计

为探索超高速摄影仪转镜的设计,提出了系统性的转镜动力学性能设计理论和方法。结合静力学和动力学理论,利用有限元分析软件对初始设计的转镜进行静强度、模态、谐响应、固有频率灵敏度进行数值分析,并对数值分析结果进行试验验证,根据分析结果反复修改相应的转镜的结构尺寸并设计新的转镜,对新设计的转镜进行交变力疲劳分析和试验。结果发现,初始设计转镜的最大应力小于转镜材料的屈服强度,转镜不会出现静强度失效;转镜一阶临界转速落在工作转速以内,其动力学特性不满足要求;镜体外接圆半径与转镜的固有频率负相关且相关程度最高;新转镜的一阶固有频率从459.4 Hz增大到713.6 Hz,变化率55.3%,转镜的一阶临界转速达到42 816 r/min,成功地避开了共振点,且疲劳强度满足设计要求。     

激光转镜显示系统的设计与实现

介绍了转镜法激光图形显示系统,设计了应用计算机控制转镜来显示图形的工作平台,分析了输出图形的软硬件工作原理,并推导了显示图形的数学公式,最后展现了现场控制和输出的结果图.     

1.5m级大口径标准镜面支撑系统的研究

现阶段科研检测仪器对光学镜面的面形精度要求越来越高.光学镜面的口径越大,自重导致的变形问题越严重.为了保证大口径标准镜在法线水平状态下的面形精度,提出了侧面钢带支撑和杠杆平衡重锤卸荷的组合支撑结构,与传统使用的钢带支撑、水银带支撑方式作了比较,并通过ansys有限元分析软件建立的模型对几种不同侧支撑方法进行了分析比较,...     

变工况下旋转机械故障跟踪的相空间曲变方法

为实现在工况变化条件下对旋转机械的故障预测, 提出使用相空间曲变和平滑正交分解理论在变工况条件下跟踪旋转机械的故障演化过程. 首先在对目标系统的观测时间序列相空间重构的基础上, 通过量化相空间曲变构建信号损伤演化的跟踪函数, 为弥补累积模型误差和相空间点局部分布概率差异造成的误差, 将时间序列和相空间进行分割, 并以此构建跟踪矩阵; 再利用平滑正交分解方法将跟踪矩阵中分别由实际损伤劣化和工况变化造成的演化趋势进行分离, 根据平滑正交特征值提取出其中能够反映实际故障演化趋势的平滑正交分量; 最后以变转速情况下轴承外环故障退化的仿真信号为例验证算法的有效性. 计算结果表明: 本文提出的算法能够对旋转机械故障的演化趋势实现有效跟踪, 基本排除转速波动造成的工况变化影响. 关键词： 相空间曲变 平滑正交分解 变工况 故障跟踪