自制数字式光学定律演示仪

采用旋转电位器与数字表头制做了数字式光学定律演示仪，它能够演示光的反射定律，折射定律，全反射现象。     

光强和位移测量的数字显示

简述了光学实验中光强和位移测量实现数字显示的必要性；简介了研制的“数字式光强分布测量仪”的基本原理和主要特点；最后给出了在一个测定光强分布的典型实验中使用该仪器的结果．     

同时单光纤通信和线性位移检测

采用单光纤同时检测和通信虽然不是一个新概念,但对这项实验工作的报道却甚少。近几年,仅报道过单模拟音频和模域抖动检测的初步研究。本文介绍在单多模光纤上同时进行高数据率数字光学通信和线性位移检测的研究工作。数据传输包含各种标准通信速度的伪随机码序列。测出数据流误码率的变化,就可以确定简单同轴光纤位移传感器的位置。给出静态位移和动态位移的实验结果和系统结构。最后,介绍测定同轴传感器位置所采用的通信测距技术。     

基于TFT-LCD的动态星模拟器星点位置修正方法

介绍了基于TFT-LCD的动态星模拟器的工作原理及星点位置误差的计算方法。利用经纬仪对动态星模拟器显示的网格星点进行测量,计算了各星点的位置误差及修正系数。对网格上星点的修正系数进行分区处理,并利用Matlab软件对各分区的修正系数进行曲线拟合,得到修正系数关于星点位置(方位或俯仰)坐标的方程。结果表明,修正后星点的位置误差均小于35″,满足动态星模拟器的设计要求。     

基于TFT-LCD的动态星模拟器星点位置修正方法

介绍了基于TFT-LCD的动态星模拟器的工作原理及星点位置误差的计算方法。利用经纬仪对动态星模拟器显示的网格星点进行测量,计算了各星点的位置误差及修正系数。对网格上星点的修正系数进行分区处理,并利用Matlab软件对各分区的修正系数进行曲线拟合,得到修正系数关于星点位置（方位或俯仰）坐标的方程。结果表明,修正后星点的位置误差均小于35″,满足动态星模拟器的设计要求。     

高精密运动工作台控制系统的设计与研究

设计并研制了用于母盘刻录机的高精密运动工作台及其控制系统。工作台控制系统采用线光栅作为工作台位移检测工具。采用数字位置环和模拟电流环组成双闭环随动系统,其中位置控制器是带有速度前馈和加速度前馈的数字PID伺服滤波器。实验结果表明,该系统可以满足母盘刻录机的要求。     

基于星点像重采样的星敏感器高精度质心算法

传统的质心算法面临着光学像差和随机噪声对质心位置提取精度影响很难减小的问题。为了解决这一问题,对星敏感器所成星点像进行分析,结合星敏感器光学系统的调制传递函数和图像传感器像素频率响应特性,提出了一种基于星点像重采样的星敏感器质心定位算法。根据夫琅禾费衍射理论计算出离焦光学系统的点扩展函数,并对重采样质心算法的系统误差分布进行仿真,结果显示,该算法在不同像差条件下的系统误差均方根都小于0.01 pixel。用星敏感器产品进行了质心提取系统误差测量实验,重采样质心算法的系统误差为0.008 pixel,相比传统正弦曲线补偿方法的精度提高了66%。仿真和实验结果表明:基于星点像重采样的质心算法精度高,受光学系统像差的影响小,是提高星敏感器测量精度的一种有效方法。     

基于时域约束的卷帘曝光星敏感器星点校正方法

针对卷帘曝光模式星敏感器动态星点成像形状畸变和成像位置误差导致的导航星点定位精度降低、测姿误差增大的问题,提出了一种基于时域约束的导航星点校正方法.基于卷帘曝光的时间异步性特点,结合基于卡尔曼滤波的导航星点位置和帧间速度最优估计,将时域中不同时刻的导航星点校正到相同时刻,从而有效地解决星点畸变与位置偏移问题.展开了不同...     

像差对星敏感器星点定位精度的影响

光学系统星点定位精度是表征星敏感器性能的一个重要指标,像差对该精度有一定影响。分析光学系统像差对星点定位精度的影响,在计算典型中等精度星敏感器光学系统星点定位误差的基础上,提出用实际测得的星点光斑能量质心位置计算理想位置的误差补偿新方法。计算结果表明:像差对高精度(如角秒级)星敏感器姿态测量精度的影响不可忽略;采用星点定位误差补偿后,星敏感器三轴姿态测量误差RMS值分别为0.38″,0.38″,5.77″,仅为原来的1/17。     

阴影检验(续)

三、阴影检验的应用由于阴影检验具有一系列比较突出的优点,如设备简单、比较直观、灵敏度高、被检光学零件的口径不受限制,而且又属于非接触检验等等,所以广泛地应用于光学零件的制造中。下面我们将着重介绍它在光学零件加工检验中的一些应用1.在大口径球面反射镜加工中的应用由于大口径球面样板制造困难,尤其在生产数量较少的情况下,更没有必要制造那么大口径的样板。因此在大口径球面反射镜的制造中,几乎都采用刀口阴影法来检验。检验时将刀口仪放在反射镜的球心,如图1所示,构成自准直光路。刀口仪的位置要尽可能放准确,刀口仪的星点用目视法使其大致位于反射镜的光轴上。由于星点光斑的均匀性对阴影图形有影响,所以在检验前必须将刀口仪星点孔出射的光斑     

一种新型数字式便携光学实验仪

介绍了一种新型数字式便携光学实验仪，该仪器具备光学实验、课堂演示、光学研究和光学测试等多种功能，可完成波动光学中干涉、衍射、全息、散斑以及几何光学中成像等工作。该仪器设计了“又”形布置的轨道以及“工”形支架，实现了3维无级可调，可对光路进行精确调节。此外，以三基色调色原理为理论基础，自行开发了图像处理软件和层式仪器结构。将PC主板与光学台融合为一体，可对图像进行实时数字采集与处理。与传统实验设备相比，该仪器极大地拓展了数字光学实验的应用空间。     

星模拟器星点能量中心修正方法的研究

对星模光学系统中各种像差对几何中心位置的影响及像差对显示星点能量中心位置造成的偏差进行了分析与综合评估.分析结果表明,视场位置越大的星点产生的像点能量越不均匀,重心偏移越明显,系统中慧差和畸变对于星点能量中心影响较大.根据球面镜组成的共轴光学系统性质可知,能量中心的偏移发生在星点所在极半径方向上,因此提出了一种基于极坐标的星点位置修正方法,只需在星点所在方向对极半径进行修正.该方法简化了基于二维坐标轴分区修正的过程,减少了数据计算量.利用极坐标修正方法对星模拟器修正前后的单星位置误差进行了测试,实验结果表明极坐标修正过程较以往修正方法简单快捷,且修正结果更加准确.     

SLS快速成形的直线导轨高速扫描动态轨迹误差的仿真

选择性激光烧结SLS快速成形XY直线导轨扫描系统进给运动由数字式随动控制系统产生，系统中存在随动跟踪误差，它与SLS成形扫描系统的运动速度和加工程序所控制的指令运动轨迹密切相关，称轨迹误差。在其高速运动的情况下，随动跟踪误差对成形工件的精度影响极大，是不可忽视的加工误差因素，必须对其进行计算和预测，以便采取相应措施，进一步提高加工精度。     

基于多视场星点椭圆率的望远镜主动准直方法

光学元件的准直失调会引起天文望远镜在观测过程中的像质退化,该问题在大口径快焦比的天文光学系统中更为突出.针对此问题,本文提出一种用于望远镜日常观测过程中的主动准直方法,通过星像解算实时校正副镜位置及姿态达到维持望远镜像质的目的.该方法基于多视场星点椭圆率,利用粒子群优化算法迭代求解望远镜光学元件失调量,从而校正由光学元...     

迭代加权质心法机理及多星定位误差特性研究

提高星敏感器星点定位精度是高精度星敏感器关键技术之一。常规质心法和高斯拟合法定位最小均方误差在0.1 pixel左右,难以满足未来高精度定位需求。在自适应光学领域,为研究Shack-Hartmann传感器波前定位而提出的迭代加权质心算法(IWCOG),其定位误差优于前两种算法,但目前该算法的定位机理及多星定位误差特性未知。从Meanshift理论角度推出该算法定位机制,证明算法的收敛性;每个仿真采用蒙特卡罗方法随机生成10000个星点样本,通过分析星点参数、信噪比与定位误差的关系研究IWCOG算法在星敏感器多星定位的特点。模拟结果显示,在信噪比R=40下,IWCOG法星点提取误差低于0.02 pixel的样本占44%,低于0.04 pixel的占72%,远高于质心法的0.8%和1.9%,基本满足甚高精度星敏感器的定位要求。     

直升机驾驶员夜间飞行观察导航系统

 根据直升机驾驶员夜间飞行观察系统（NVPS)的特点,对NVPS的环境适应性设计、光电传感器选取以及控制系统设计等问题进行仿真分析与计算。在系统热设计中热像仪传感器通过传导、对流或辐射将热传递到壳体上,由系统采取统一的散热措施,给出NVPS中伺服系统的2个主要工作模式,即随动与锁定的控制回路原理。仿真和计算结果表明：设计的NVPS系统中光学系统焦距为14mm,f/#为1.9,瞬时视场为2.13mrad,透射比≥80%;NVPS稳定性能可达到0.1mrad,转弯速度为30°/s,机动飞行期间的锁定误差不超过0.1mrad,对头盔的位置随动误差不超过1.5mrad,系统随动速度可达到250°/s,角加速度可达到500°/s2。     

基于衍射微透镜的光学加速度传感器设计

提出了一种基于菲涅耳衍射微透镜的新型光学加速度传感器,它能够解决导航系统中惯性传感器普遍存在的抗电磁干扰和电磁冲击能力差等缺陷。其传感原理是把一个反光膜平行地置于衍射微透镜的后方,加速度的变化会改变反光膜的位置,根据微透镜前方会聚点处光强的变化,感知加速度的大小。介绍了传感器及其动力学系统的工作原理,并对衍射微透镜和动力学系统的微弹性机械结构进行了设计和加工,最后对传感器的性能和误差进行了分析。原理验证性实验的结果表明这种新型光学加速度传感器的原理正确,并且结构简单,灵敏度高。     

光学消像旋高精度位置控制系统的算法与实现

为了解决周视光电观瞄设备中光学消像旋齿轮传动所带来的误差大、间隙难以控制等不足,本文提出去掉光学消像旋的机械传动,将其变为无机械传动的位置控制系统.结合现代控制理论,在分析了光学消像旋位置控制系统中被控对象模型的基础上,设计以比例-积分-微分控制器为主,非线性控制为辅的融合控制算法.以单片机C8051作为控制核心,编码器作为位置传感器,光电转台方位角度作为控制信号,组成位置控制系统并进行调试、试验测试,测试结果表明其实现的光学消像旋性能优于含有机械传动的光学消像旋性能,最终实现光学消像旋高精度位置控制.     

微光大视场测量系统光机分系统研制

介绍一种用于夜间对空间弱小目标进行捕获、测量的微光大视场测量仪.它能对暗背景下的各种几何图像,包括星点像的几何位置关系提供较高精度测量,并能实时输出所需结果.微光光学成像系统是该测量系统的重要组成部分,如何优化设计成像系统和合理选择相关微光像增强器是系统设计的关键.     

月球六分之一微重力环境模拟装置的设计与实现

为了对在月球上工作的机械臂进行地面仿真实验,设计并实现了一套悬吊式的、以视觉伺服方式作为随动控制系统的月球六分之一微重力模拟装置。为了能够满足高精度、大视场、大景深、高频率的成像条件,设计了以LED光源主动发光为基础的目标标志器以及基于激光测距仪及双相机多传感器融合的视觉测量系统,提出了一套目标识别、检测和位置测量的方法。采用PMAC运动控制卡作为执行机构的控制器,实现对电机的数字PID控制;经过试验验证,所设计的系统操作简单、运行稳定、微重力模拟精度高。