振镜二维扫描的图形畸变校正和曝光量补偿

主要讨论了物镜前振镜二维扫描光学系统中图形畸变的产生原因,分析比较了图形畸变与振镜布放、像面坐标系方位及fθ特性误差等的关系,并结合视场大小为75×75的实际物镜fθ特性误差的最小二乘拟合,给出了校正图形畸变的准确关系式.另外,在矢量扫描方式中光斑移动速度的非线性会导致扫描图形各部分曝光不均匀,文中也给出了对扫描图形曝光量加以补偿的方法和公式.     

光机二维扫描技术在激光共聚焦生物芯片扫描仪中的应用

介绍了应用于激光共聚焦生物芯片扫描仪中的光机二维扫描技术 ,即用振镜和f- θ扫描物镜构成其中一维的光扫描系统 ,用步进电机驱动扫描工作台移动构成另一维机械扫描系统 ,并在此基础上分析研究了光机二维扫描控制系统的设计。为快速、高精度激光共聚焦生物芯片扫描仪的研制作了新的有益尝试 ,并取得了初步的实验结果     

二维位置敏感探测器(PSD)自动测试系统

为了实现对大尺寸二维位置敏感探测器(PSD)的性能标定,设计了基于LabVIEW的PSD自动测试系统.驱动步进电机以1mm步长对PSD光敏面进行扫描,并采集电压值计算激光光斑的位置.应用二元二次多项式法建立光斑位置测量值和实际值的计算模型,由此得出二维PSD非线性校正函数,使测量误差显著减小,较大地扩展了二维PSD的测量范围.     

动态聚焦激光振镜扫描系统的误差分析及图形校正算法

动态聚焦激光振镜扫描系统广泛应用于大幅面激光扫描领域,在实现振镜高速扫描的同时,必须要保证扫描图形的精度。本文从动态聚焦激光振镜扫描系统的原理入手,分析了动态聚焦激光振镜扫描系统图形误差产生的原因,并给出了扫描图形的误差校正模型和精确校正算法,并在华中科技大学快速成型中心的粉末烧结快速成型设备上进行了试验验证。     

一种线结构光自扫描测量系统的研究

为了实现对复杂自由曲面的快速精确测量,提出了一种由CCD摄像机、振镜和激光线投射器组成的全视觉自扫描测量系统。该系统利用光学三角法确定了一种新的测量物体表面三维坐标的方式。基于该方式,此测量系统使用平面靶标实现了对摄像机内部参数的标定,借助振镜转动驱动激光平面完成了对摄像机视场内被测物体的扫描,最终根据激光平面方程和计算机二维平面图像信息获得了被测物体的三维数据。试验结果证明,该系统能以较快速度实现自由曲面的精确测量。     

带USB接口的光斑位置漂移检测校正系统设计

针对光固化成形系统中激光束光斑零点漂移和增益漂移的问题，提出了一种结合USB接口的光斑位置漂移检测校正方法，该方法利用OF1301光电传感器和小区域矩阵扫描方式检测激光光斑，并通过相应的数据处理实时检测校正漂移误差，提高振镜的重复定位精度，提高制件精度。     

激光摆动焊接6061铝合金板材焊缝成形工艺研究

为了探究激光摆动焊接铝合金的工艺特性,开展了手持摆动焊接头焊接6061铝合金的实验,对比分析了焊接速度、激光功率、振镜速度等工艺参数对焊缝宏观形貌的影响。通过高速相机捕获的实时动态影像,分析了激光摆动焊接匙孔的形成与特征,以及摆动焊接下熔池的形成与保持。实验结果表明,焊接速度与激光功率对焊缝形貌的影响较大,振镜速度应与焊接速度相匹配,即焊接速度慢对应振镜速度低,快速焊接对应振镜速度快。激光摆动焊接的匙孔会随着激光光斑的摆动变大,且匙孔始终位于焊缝中央,激光光束的摆动会搅拌熔池,影响熔池的热力耦合与焊缝成形,形成稳定均匀的鱼鳞纹状焊缝形貌。     

用于激光背光源电视的扫描分光与消散斑系统

针对单颗激光二极管光功率过高不能直接用于激光液晶电视光源阵列的限制,本文设计了将高功率激光束分为多束功率接近的子光束的扫描分光系统,从而为液晶电视提供激光背光。系统中激光器发出的准直光束经过扫描振镜进行二维扫描后,经凸透镜和柱面透镜会聚成一条细线型光束耦合进一维多模光纤阵列,从而达到分光的目的。此外,基于扫描振镜和多模光纤实现了系统散斑的抑制。实验结果显示,11根光纤的平均单根出射功率为674.13μW,离散系数为16%,平均散斑对比度为0.162。使用激光作为背光源的激光液晶电视因其优秀的显示性能而具备强大的市场竞争力和广阔的市场前景。     

全场视觉自扫描测量系统

为了适应对大型工件的快速精确测量,提出一种由CCD摄像机、振镜和激光线投射器组成的全场视觉扫描测量系统,通过振镜的转动改变线结构光光平面角度来实现对摄像机视场内被测物体的自扫描测量。利用平面网格靶标和基于交比不变原理的径向排列约束(RAC)两步方法实现对摄像机的标定,根据振镜的旋转角度以及光平面在靶面上的交线确定光平面的方位,从而根据摄像机模型和CCD二维图像可获得光平面上的三维数据。试验结果证明,这种方法具有较高的测量精度,能较清晰地测量大型工件上的主要特征,同时具有便携性,便于生产现场使用。     

扫描式激光测振仪的姿态控制算法

双轴振镜系统是扫描式激光多普勒测振仪中控制激光束运动的核心部件。通过双轴振镜系统中X,Y振镜的空间位置关系及光学反射原理,建立了激光束方向与X,Y振镜偏转角度之间的关系及其数学模型,并进一步基于多项式拟合算法实现了激光点从振镜系统坐标系到实测结构坐标系的坐标变换,从而可高精度控制扫描激光的姿态。同时,利用高清摄像头将测试坐标系转换到屏幕坐标系,提高了该方法的实际操作性。最后,以某型压气机叶片为例对该方法进行了验证,结果表明本方法对实现激光在实测结构表面任意测点的精确位置控制提供了理论基础,具有较好的指导作用。     

Positional correction algorithm of a laser galvanometric scanning system used in rapid prototyping manufacturing

The laser galvanometric scanning technique has brought rapid prototyping manufacturing into a new era. However, a number of errors severely affect the prototyping accuracy of the work piece. This paper gives a detailed analysis of the errors involved in the galvanometric scanning system used in rapid prototyping manufacturing. A positional correction algorithm has been developed to rectify the errors to meet the precision requirements of the processing. Experimental results based on a selective laser stinting (SLS) machine prove the efficiency of the positional correction algorithm.     

Coherent microscopy by laser optical feedback imaging (LOFI) technique

The application of the non-conventional imaging technique LOFI (laser optical feedback imaging) to coherent microscopy is presented. This simple and efficient technique using frequency-shifted optical feedback needs the sample to be scanned in order to obtain an image. The effects on magnitude and phase signals such as vignetting and field curvature occasioned by the scanning with galvanometric mirrors are discussed. A simple monitoring method based on phase images is proposed to find the optimal position of the scanner. Finally, some experimental results illustrating this technique are presented.     

双波长激光共聚焦生物芯片扫描仪的研制

生物芯片扫描仪是生物芯片技术应用中的关键仪器,激光共聚焦成像的原理,着重介绍一种光学扫描和机械扫描相结合的双波长激光共聚焦生物芯片扫描仪,在保证分辨力、灵敏度等重要性能指标的前提下提高了扫描速度和扫描效率,最后对系统性能做了简要分析。     

Laser scanning thermoreflectance imaging system using galvanometric mirrors for temperature measurements of microelectronic devices

We present a thermoreflectance imaging system using a focused laser sweeping the device under test with a scanner made of galvanometric mirrors. We first show that the spatial resolution of this setup is submicrometric, which makes it adapted to microelectronic thermal measurements. Then, we studied qualitative temperature variations on two dissipative structures constituted of thin (0.35 microm) dissipative resistors, the distance between two resistors being equal to 0.8 or 10 microm. This technique combines sensitivity and speed: it is faster than a point classical thermoreflectance technique and, in addition, more sensitive than a charge-coupled device thermoreflectance imaging technique.     

分布反馈激光器驱动与波长扫描模块设计

分布反馈(DFB)激光器被广泛用于气体、水质的开放光程监测,其驱动的稳定性和波长扫描的精确性是影响监测系统性能的主要因素.为提高监测系统性能,通过分析分布反馈激光器的工作原理,研究高稳定驱动和高精度波长扫描方法,设计了驱动和波长扫描电路.以5 Hz的锯齿波作为扫描信号,以5 kHz的正弦波作为调制信号,用叠加的信号作为驱动芯片MAX3669的输入信号,获得了良好的实验效果.实验的成功,为提高整个开放光程气体监测系统的精度奠定了基础.     

基于2D激光扫描的基准检测技术研究

在机器人自动制孔系统中,基准孔检测的准确性会直接影响整个机器人制孔过程的位置精度。为获取基准孔孔位准确信息,采用激光扫描的方式对基准孔进行检测。设计了2D线激光扫描在基准平面内点云的三维转化方法,通过分析基准孔在扫描仪坐标系下点云的分布特点,提出了一种基于坐标差值的基准孔边界提取算法。通过设定相邻点云在线激光扫描仪坐标系下z轴的坐标差值获取边界点,实验验证该算法能有效地去除点云中的噪声点,获取准确的基准孔边缘特征信息,进而得到准确的基准孔孔位信息。     

双通道激光主动探测系统

为了有效探测“猫眼”目标的微弱回波信号并获得目标区域的直观图像信息,设计了基于雪崩光电二极管(APD)单元探测器和电荷耦合器件(CCD)面阵探测器的双通道激光主动探测系统.介绍了硬件设计的基本思路,包括各模块功能、组成和主要部件所采用的型号.针对双通道探测模式的关键技术,阐述了APD探测模式下接收放大电路的设计方法,并分析了CCD探测模式下响应波长的匹配问题.最后,在外场条件下,利用望远镜和激光测距机等典型“猫眼”目标对该双通道激光主动探测系统进行了实验验证.实验结果表明,利用APD探测模式进行探测时,550 m距离处望远镜的回波能量响应是类镜面目标回波能量响应的2.87倍以上;利用CCD探测模式进行探测时,550 m距离处望远镜的回波能量响应和2 500 m距离处激光测距机光学窗口的回波能量响应分别是背景目标回波能量响应的2.72倍和2.31倍以上.该双通道激光主动探测系统可将典型“猫眼”目标从背景及干扰目标中清晰检出,验证了探测系统设计的合理性和有效性.     

光纤数字通信探测电路的最佳参数分析

光纤通信技术在许多领域有广泛应用。本文介绍光纤通信系统的组成和原理,对光纤通信的光电信号、探测电路的噪声、信噪比、最小探测能力和幅度鉴别器的阈值等参数进行了系统分析,并对相关参数提供了可靠的设计依据。论文给出的实验结果证明,本文对激光单脉冲探测等应用技术有实用价值。