基于视觉的远场激光光束质量的检测方法

介绍了一种远场激光光束质量的检测方法,可检测远场激光的光斑位置、光斑大小和光强分布。漫反射特性的靶板在远场接收激光,采用视觉系统以一定角度拍摄靶板图像,采用VC++编制软件对图像进行处理,得出检测参数。给出了系统的组成和图像处理算法,并进行了检测精度测试,光斑位置测量误差小于2 mm。实验结果表明,视觉系统不需要标定,测量方便,可在野外现场检测。     

基于激光点阵列探测的多光轴平行性外场测试方法

提出一种红外、可见光、激光三轴平行性检测的外场测试方法。在可见十字靶线和红外十字靶线重合的测试靶上,点列阵分布激光点源探测器。以重合的十字靶线为基准,点列阵探测器接受激光照射,精确定位激光光斑中心,获取激光发射轴与可见、红外十字靶线的偏差,实现多光轴的平行性检测。设计结果表明：在待测系统最远探测距离范围内,测试距离越远,平行度检测精度越高,在1.5km测试距离,激光与红外、电视光轴的平行度检测精度小于5″。     

激光通信终端光学收发通道运动学支撑设计

光学收发通道是激光通信终端的核心模块,其发射和接收光轴同轴度是制约激光通信终端建链通信的关键指标,且易受外界影响.应用"运动学约束"原理提出了双脚架支撑系统作为光学收发通道"2-2-2"约束的具体实现形式.推导出了双脚架结构释放的四个自由度方向的柔度公式,进而确定了双脚架的关键结构参数.应用有限元方法对某激光通信终端光学收发通道在有安装误差和温度变化工况下发射和接收光轴同轴度变化进行了仿真分析.结果表明:温度变化4℃和安装误差为0.05 mm的工况下,发射和接收光轴同轴度的变化量均能够满足优于15″的指标要求.作为对比,法兰式收发通道温度变化4℃时的收发光轴同轴度变化为26.81″.为激光通信终端光学收发通道的设计提供了参考.     

光电系统光轴与机械轴同轴度测试方法

同轴度是光学系统的重要技术指标。目前比较先进的方法是利用激光准直方法测量同轴度,但其仅仅认为同轴度属于二维的范畴,忽略了其三维空间性,即在三维空间里水平与俯仰方向同轴度之间的相互影响。因此,提出一种基于三维空间建模的方法,对同轴度进行测试。首先,建立机械轴与光轴的空间关系模型;其次,定位光斑质心;再次,对获得的光斑图像坐标,进行圆轨迹拟合;最后,将光斑圆轨迹上的任一点坐标代入到光轴与机械轴的旋转模型,即可获得二者的同轴度。实验结果表明:俯仰偏转角度对水平偏转角度的影响不可忽略,该方法使水平方向的同轴度测量精度得到显著提高。此方法对于同轴度的评估具有十分重要的应用价值。     

激光靶光电探测系统优化设计

介绍了一种新颖的激光光幕靶弹丸速度测量系统.系统由半导体激光光源准直、扩束形成原向反射屏反射后形成一定直径的反射光斑,光斑经用以扩大接收面积的光纤光锥会聚后由光电探测器接收.给出了苏格兰片反射率测试的方法和测试结果以及3 mm飞行物体的过靶波形.试验结果表明,采用原向反射屏和光纤光锥构成的光电探测系统具有较高的信噪比和灵敏度.     

嵌入式照射激光光斑实时采集系统研究

在激光制导系统中,照射激光光斑命中率精度是激光照射器重要工作性能之一.在光斑图像的采集方面,可为激光照射器照射光斑性能进行定量测量提供有效的技术手段,为激光制导武器性能改进和优化提供技术支撑.为了获取光斑图像,采用短波红外相机、激光回波探测装置和嵌入式系统,实现对经过编码的变频激光脉冲光斑图像的实时采集.为了保证光斑的精确采集,制导武器发射的激光脉冲组的时间间隔一般都是固定的,很可能被敌方截获破解.采用回波探测器实时检测激光光斑信号,这样就可以不定时发射脉冲组激光,很好地解决了这一问题.除此之外对接口进行了设计,可以直接对短波红外相机进行一些简单控制而不需要图像采集卡,使得系统更加便携、小型化.     

激光辐照下反射镜热变形特性分析

激光致反射镜热变形引起光束质量下降是强激光系统优化设计的关注热点.为了在不同反射膜和不同基底的多种材质组合中筛选出热变形最小的情况,对反射镜热变形特性开展了理论分析,讨论了激光参数的影响.首先模拟了不同反射镜的温升和热变形,发现温升和热变形的最大位置始终位于被激光辐照镜面上;然后筛选出热变形最小的镜体组合是镀Ag膜的硅基底反射镜,并且随着入射激光波长的增大,反射镜温升变小,热变形量也减小;激光功率越小,反射镜的温升越低,热变形量越小;激光光斑半径越大,最大热变形量越小.研究结果可以为反射镜的优化设计,以及反射镜的激光损伤等方面提供理论参考.     

激光瞄具多轴一致性检测系统研究

激光瞄具是集激光测距、激光制导照射等多光轴为一体的光电系统,在现代武器装备平台上得到了广泛应用。多光轴系统在设计、制造与应用的过程中,各光轴之间的平行性对整个系统的性能和精度都有直接的影响。因此,必须对激光瞄具的多轴平行性进行检测,以提高激光瞄具的精度,从而提高武器的命中率。本文介绍了常规的光轴一致性检测方法,并结合实际的检测精度与要求,设计了一种离轴抛物型的数字化检测系统。通过对系统总体精度进行分析,基本能满足平行度误差为0.05mrad的要求。     

一种离轴式反射聚焦镜的设计及应用

基于国内外几种典型反射式聚焦镜的光路设计原理,进行了一种离轴式反射聚焦镜的设计,给出了循环水冷及焦点指示方法,验证了离轴反射镜的聚焦参数.结果表明:离轴式反射聚焦镜易于加工,调试便捷,水冷措施有效,CO2激光作用下顺利实现了"离轴"外部空气击穿,并在等离子体点火研究实验中得到了较好应用,可为工程技术领域激光聚焦镜的设计提供研究思路和设计方法.     

CO2激光光束在直流TIG电弧中传输形态研究

使用光束光斑质量诊断仪检测了CO2激光垂直穿过直流TIG电弧后的光斑半径及传输方向的变化,考察了激光离焦量及作用电弧位置对光斑的影响,计算了光束通过电弧后的偏折角度。结果表明,电弧等离子体的“负透镜效应”使得激光柬在0、＋10mm离焦量下作用电弧中间位置时,测量的光斑比原始光斑半径增大;-10mm离焦量下光斑缩小。电弧的“棱镜”折射,使得光束穿过电弧后有向阴极的微小偏折,计算偏折角度为0．8°。激光束0离焦量,作用电弧阳极附近时,光斑呈椭圆。     

凸面镜光杠杆法测微位移的实验研究

将适当尺寸的凸面镜粘结于位移物体上,用氦氖激光束照射镜的凸面,并用屏接收反射的光点。物体发生位移时会使凸面处激光反射条件发生变化,从而引起接收屏上反射光点位置变化。找出物体位移和反射光点移动距离之间的函数关系,便可通过测量光点移动距离来测量物体的位移。用这种方法可以实现位移的无接触测量。测量范围为数厘米,精度可达10~(-10)毫米     

远距多光轴平行度检测方法研究

为测量远距离多光轴激光发射系统的光轴平行度,提出了一种检测方法。该方法利用激光自准直仪光学系统的光轴代替被测系统出射光轴,再通过基准变换使两个激光自准直仪互相对准,从而由激光自准直仪测得光轴偏差,得到两出射光轴的空间角度。通过两台激光自准直仪对该方法进行验证,实验结果表明,该方法能够有效地测量远距多光轴的平行度,且由于两激光自准仪相互独立,针对不同距离的多光轴光学设备都可进行光轴角度测量。     

无合作目标激光测距仪光学系统设计

利用相位式测距原理的激光测距仪,在无合作目标近程测距（0.2-100m）时,采用可见激光瞄准,这对激光光斑有非常高的要求,光斑在被测目标上的大小即激光准直程度,直接影响测距精度和测程,因此,光学系统的设计就非常重要,解决这样的问题对提高无合作目标的测程与精度是非常有益的。     

一种单体制激光近炸引信光学系统设计及分析

针对某武器激光近炸引信的原设计方案在定距精度方面的不足，提出一种单体制主动式激光近炸引信的设计方案，使引信更加有效地精确定距．该近炸引信采用了几何光学原理设计而完成弹目炸距的精确探测．本文对该引信光学系统的总体设计、光路设计、安装及视场角设计、探测区域以及定距精度误差等进行了研究分析，使该引信在技术指标上满足了导弹的各种性能指标要求．     

准直LED光斑定位系统设计

针对准直激光在长期工作过程中很难克服的漂移问题,设计了一套准直发光二极管（LED）光斑定位系统。该系统将LED光源发出的光经透镜汇聚进光纤,再经过准直器准直输出,用CCD探测光斑图像,采用多圆拟合法定位光斑位置。将系统与定制的半导体激光器（LD）准直定位系统进行了长期稳定性对比实验。结果表明,所设计的准直的LED光斑定位系统光斑位置漂移量更小,稳定性更高,可以作为高精密光学测量的定位基准光源。     

自动跟瞄10.6 μm光学天线的设计与调试

从宽带数字光波通信系统的要求出发,经计算设计出收发合一,具有自动搜索、跟踪、定位功能的离轴折反式光学天线。同时还给出天线实用外场的调试方法及其经验。所得实验结果表明,该光学天线完全符合通信系统的要求。     

一种基于恒光程的二维小角度测量系统

大多数光电自准直仪在非恒光程的精密测量中,光电接收器件所接收到的光斑形状随接收位置的变化而变化,导致信号接收误差,设计了一种新型的光路系统,以保持激光束光路的光程恒定,使接收光斑形状的稳定.采用这种系统实现二维小角度的测量,可实现对阿贝误差的实时动态补偿.     

一种共聚焦激光测头轴线位置标定方法研究

针对在非接触式坐标测量机上所用激光测头轴线位置需要标定这一工程需要,通过测量标准圆弧,提出了一种最小距离评价方法,该方法在评价函数取得极小值的时候可以有效标定激光测头轴线的初始参考零位。实验结果验证了该方法的有效性与可靠性。