基于DSP的集成光栅细分数显装置的研制

设计了一种新的硬件系统,采用光栅位移传感器结合DSP器件实现了位移测量的数字化;传感器输出信号先采用电阻链分相细分,然后通过TMS320LF2407A内部脉冲编码电路（QEP）完成辨向和二次细分,达到了高精度位移测量的目的．测试实验证明该方法集成度高,实时性好,测量精度高．     

单根多模光纤数字扫描成像方法

针对现有多模光纤数字扫描成像方法,形成扫描聚焦光斑计算量大、速度慢的问题,提出了一种基于自适应并行坐标（Adaptive Parallel Coordinate,APC）算法的单根多模光纤数字扫描成像方法,通过控制多模光纤输入端的光场,在单根多模光纤出射端实现光斑的聚焦和扫描。建立了单根多模光纤数字扫描成像数学模型;采用自适应并行坐标算法对空间光调制器（Spatial Light Modulator,SLM）加载相位进行优化,有效缩短了扫描聚焦光斑的形成时间,提高了成像速度。实际生成3030个聚焦光斑,对50 m50 m范围的分辨率板进行扫描成像。实验证明,该方法实现了单根多模光纤对距离光纤端面60 m处平面内的目标成像,分辨率达到2.46 m。     

光电瞄准式刀具预调仪研究

研究了一种基于CCD光电瞄准式的刀具预调仪,对系统组成、标定以及图像采集和处理作了论述,给出了实验数据。针对数控机床及加工中心中的刀具磨损,对被测刀具的刀尖角、刀尖圆弧半径和刃口情况进行测量。将其应用于数控机床,可大大提高其检测精度、加工精度,方便刀具的管理。实验数据表明,系统切削点瞄准定位精度优于±1μm。     

惯性约束核聚变多路打靶激光光束引导方法的研究

提出了一种用于惯性约束核聚变(ICF)的多路激光光束引导的新型传感器。通过内置面阵CCD来监测激光光点位置,并利用共轭光路法引导光束到预定位置。在引导过程中光束不直接打到靶上,避免了靶的不同形状对光束引导的影响。提出了激光光束的引导方法和流程。设计了零位角测量光路,并用于测量激光光束的入射角。     

调焦评价函数灵敏度的影响因素分析

调焦评价函数对离焦图像的灵敏度直接影响着自动调焦的精度。许多对调焦函数性能研究中,都只是对各个不同函数的灵敏度相互比较,忽略了调焦评价函数的灵敏度不仅和函数本身有关,还和调焦选择区域大小以及罔像的空间频率等参量有关的问题。从成像原理基本公式推导出调焦评价函数灵敏度的数学模型。然后根据公式得出在光学系统的焦点附近,调焦评价函数的灵敏度与图像的空间频率成高次正比关系,与调焦区域的面积成线性正比关系,与照明光源的波长和光学系统空间截止频率成二次反比关系。最后实验证明理论分析的正确性。从而为实践中的自动调焦系统设计提供理论指导,以便有目的地选择和控制调焦系统的各个参量进一步提高自动调焦精度。     

单目显微视觉测头动态测量技术的研究

为了解决现有坐标测量机中的单目显微视觉测头视场小和景深小的缺点,提出了显微视觉测头的动态测量方法。建立了运动模糊图像的复原模型以及序列图像的全景组合模型,并提出了测量系统的自标定方法,标定重复性精度优于0.5nm。实验证明:该系统在以6mm/s的速度扫描测量时,测量重复性精度可达到5μm。     

一种基于差动调焦的激光共轭引导传感器

提出了一种新型基于差动调焦的激光共轭引导传感器(简称LCTS),采用共轭引导原理,避免了在调试过程中激光直接打到靶上的散射影响,提高了对不同靶型的适应性,并克服了物镜景深对监测范围的限制,能够对不同高度的靶进行定位。LCTS实现了对靶和光点的同时定位和引导,能有效地提高靶和激光的引导精度和效率。     

基于数字化标尺的视觉读数系统研究

为了改进目视光学仪器的读数系统,设计了一种基于数字化标尺的视觉读数系统。该系统采用绝对码标尺做基准,使用由光学系统、CCD摄像机和计算机组成的读数系统来读取标尺数值。系统不仅消除了增量码标尺的累积误差的影响,而且还实现了刻线的自动瞄准定位和读取。实验证明,该读数系统的不确定度为0 12μm,其精度比目视读数系统提高了5倍以上。     

IC芯片视觉检测中快速图像匹配定位

利用IC芯片定位图像特征,提出一种用其投影特征的基于优势遗传自适应遗传算法(AGA)的快速匹配算法(P-AGA)。设计基于图像灰度投影特征的匹配规则,使算法适应于一定的噪声、缩放、旋转和变形图形,而且运算量小。对图像采用2×2重采样,使运算量降低3/4。匹配过程是在二维图像空间的随机寻优,提出优势遗传的AGA,用匹配距离作为适应度函数,并自适应改变交叉变异概率进行匹配寻优,快速准确求出全局最优匹配点。实验表明,该算法比标准遗传算法(SGA)快约1.9倍,准确度提高约22.5%,有效提高匹配速度和准确度,有很强的抗噪声能力,鲁棒性好。     

基于光纤色散相位补偿的高分辨率激光频率扫描干涉测量研究

为了实现更高分辨率的激光频率扫描干涉测量, 增大光源的扫频范围以及减小扫描频率的非线性成为关键. 采用外腔式大带宽扫频光源结合光纤辅助干涉仪构建的外部时钟频率采样非线性校正是目前较为常用的方法. 本研究发现随着扫频带宽和测量范围的增加, 光纤辅助干涉仪与测量光路中存在的色散失配导致频谱出现严重展宽, 极大的降低了测量的分辨率. 本文建立了辅助干涉仪和测量干涉仪色散失配影响的理论模型, 利用该模型分析了扫频带宽和测量范围与测量分辨率的变化关系, 与实验结果相一致, 并进而提出了基于峰值演化消畸变的色散相位补偿方法, 有效地提高了测量的分辨率, 在2.53 m 处实现了接近理论值的64.5 μm的测量分辨率. 该色散失配模型及补偿方法为提高大尺寸激光频率扫描干涉仪的测量分辨率及测距范围提供了参考.