基于Hartmann-Shack波前检测原理的微透镜阵列焦距测量

基于哈特曼波前传感器检测原理,结合图像清晰度定焦技术,提出了一种测量微透镜阵列焦距的方法,介绍了测量系统的组成和原理.首先利用平行光管的出射平面波前在被测微透镜阵列焦面上成像,利用标准透镜产生的球面波前在微透镜阵列焦面附近成像.然后,根据平面波前和球面波前经过微透镜阵列成像时微透镜阵列焦面上光斑的偏移量,计算相应的微透镜阵列子单元的焦距.最后,基于图像清晰度定焦技术,通过不确定度分析和实验测量验证了该方法检测微透镜阵列焦距的可行性.测量结果表明,该方法对微透镜阵列焦距检测精度可达到3％;同时,一次测量可完成微透镜阵列多个子单元的焦距标定.相对于传统的检测方法,该方法具有较高的检测精度和效率.     

基于偏心抑制的激光差动共焦焦距高精度测量方法

针对测量球面透镜焦距过程中存在偏心误差导致测量光轴与透镜实际轴线不重合的问题,提出了一种基于偏心抑制的 激光差动共焦焦距高精度测量方法,通过驱动工作台旋转测得透镜偏心误差的大小及方向,实现了对被测透镜的误差采集;通 过分析误差大小及方向驱动姿态调整电机,消除了测量过程中由于存在偏心误差对焦距测量精度产生的影响;通过构建系统, 优化系统参数,实现了激光差动共焦焦距高精度测量;最终实现基于偏心抑制的焦距高精度测量,解决了焦距测量时测量光轴 与透镜实际轴线不重合从而对测量结果产生影响的问题。 基于该系统进行了焦距测量实验,实验表明:测量焦距为 100 mm 透 镜时,该方法相对重复测量精度(RMS)可达到 0. 000 503% 。 该方法显著提高了焦距测量的精度及重复测量精度,为焦距的精 密测量提供了一种有效的途径。 同时,该方法可应用到镜组加工与装配中,提高镜组的成像质量与测量精度。     

折射型微透镜阵列焦距的测量方法

针对全空间折射型微透镜列阵,从理论和实验上重点探讨了对其焦距的确定,结果表明,所述方法简捷实用,不仅获得了较满意的结果,而且也保证了测量精度。     

准直离焦法测量短焦透镜的焦距

首先分析了常规Moire偏转术测量透镜焦距的局限,提出了用准直离焦与Moire偏转术相结合的方法测量短焦透镜的焦距,给出了两组透镜的测试计算结果,讨论了测量方法的原理性误差。     

激光差动共焦透镜中心偏测量系统设计与实现

针对国内外透镜中心偏高精度测量的迫切需求,研制了一套激光差动共焦透镜中心偏测量系统。该系统从中心偏非接触测量的核心定焦原理入手,结合激光差动共焦定焦技术,解决了清晰度法定焦精度差的难题。在光学测量系统误差分析的基础上,对系统再次优化设计,并利用差动共焦轴向光强响应曲线过零点的位置与被测镜猫眼和共焦点精确对应这一特性,实现了透镜中心偏的高精度测量。通过实验表明,该系统测量精度为0.49%,与传统的清晰度法定焦测量相比,透镜中心偏的测量精度有效提高了6倍。该系统将差动共焦定焦技术有效的应用于透镜中心偏测量中,提高了被测镜猫眼和共焦位置的定焦能力,实现了高精度测量系统的设计,在光学测试和透镜加工及装配领域具有广阔的应用前景。     

微透镜焦距测定法

根据高斯光传播性质，提出一种测量微透镜焦距方法。测量光束通过微透镜前后的束腰。测量绘图法绘制的微透镜，获得了实验结果。把实验结果与其他方法测量结果作了比较，相差小于10％。     

高精度激光差动共焦超长焦距测量方法与技术研究

<正>超长焦距透镜被广泛应用于激光聚变系统、空间光学系统和高能激光武器等大型光学系统研究领域中,超长焦距测量精度直接影响到大型光学系统的成像质量及使用性能。因此,开展高精度超长焦距的测量方法和技术研究对于大型光学系统具有重要应用价值。论文主要完成了以下工作:开展了一种具有参考镜焦距和组合透镜间隔自校准能力的激光差动共焦组合焦距测量方法研究,利用差动共焦精密定焦     

激光共焦透镜曲率半径测量系统

基于共焦技术独特的轴向层析定焦能力并结合气浮导轨平移台和激光干涉仪测长系统,研制了一套高精度、非接触激光共焦透镜曲率半径测量系统。该系统利用共焦轴向光强响应曲线的峰值点对应系统物镜聚焦焦点这一特性,使用峰值点对被测透镜的猫眼位置及共焦位置进行精确定位,并结合激光干涉仪获得透镜猫眼位置及共焦位置坐标值,从而计算得到透镜的曲率半径。系统由主控软件控制气浮导轨带动被测透镜在猫眼位置及共焦位置附近进行扫描测量,并实现信号采集和数据处理。实验表明,利用该系统测量透镜的曲率半径时,测量重复性优于2 μm,满足国内高精度透镜曲率半径测量的精度需求。该系统测量速度快、操作简便、结构简单且易于实现小型化。     

电控可变焦128×128元自适应液晶微透镜阵列

借鉴已有的单圆孔电极液晶透镜的结构与设计方法，发展得到了新型的电控可变焦128×128元的液晶微透镜阵列。该面阵液晶微透镜使用ITO玻璃作为上下基板，其中上基板电极是将ITO膜通过光刻技术和盐酸腐蚀方法得到了128×128元圆孔阵列图案；而下电极基板就是ITO膜。上基板电极的圆孔阵列整齐的排列，每个圆孔的直径为50μm，圆孔之间的间隔为100μm。夹在上下基板之间的液晶层的厚度为20μm。该面阵液晶微透镜的特性为：在0.2VRMS～5.0 VRMS电压范围下，该面阵液晶微透镜的焦距范围为50μm～400μm。进一步的测试实验结果表明，该面阵液晶微透镜的点扩展函数近似于理论数值，并且该面阵液晶微透镜的工作电压与焦距是成反比例关系，以及该面阵液晶微透镜具有与传统制作的面阵微透镜一样的多重像成像效果。     

折射型微透镜列阵焦距的测量方法

针对全空间折射型微透镜列阵,从理论和实验上重点探讨了对其焦距的确定。结果表明,所述方法简捷实用,不仅获得了较满意的结果,而且也保证了测量精度。     

基于多图像融合的MEMS显微三维形貌重构

针对微型机电系统(MEMS)的三维测量,显微镜或光学轮廓干涉仪等传统方法存在显微测量精度低、设备成本高等问题,且当结构含有较多断裂面时,解包裹算法效果欠佳。本文提出一种基于多图像融合的MEMS显微三维测量方法。不同于多角度显微三维测量方法,本研究首先利用单目显微镜,通过单一轴向移动获取一系列测量目标深度信息的单一角度图像,并利用去雾算法对图像进行预处理,实现了去噪和有效信息提取的目的;然后通过聚焦测度算法获取待测对象的深度信息;最后利用数据处理软件进行三维拟合。基于上述原理,本文以焦平面阵列(FPA)作为待测目标进行了测量实验。本文提出的三维测量方法和图像处理算法可获得更准确的FPA形貌,可清晰显示反射面与支腿部分及反射面上的释放孔,测得FPA的支腿长度为110.6μm,每个反射面的像元尺寸为120.8μm×70.8μm,与设计值基本吻合,解决了断裂面难以测量的问题,同时降低了微结构测量的难度和成本。单目显微镜单向移动的多图像融合测量技术对MEMS的三维形貌测量具有重要意义,去雾算法在图像融合与三维测量的图像处理也有很好的应用价值。     

显微视觉主轴回转误差测量

提出了一种基于显微视觉和图像处理技术的主轴回转误差测量方案。介绍了测量系统的原理，分析了特征点的提取方法，摄像机的标定方法以及特征图像的处理方法。     

基于6-SPS并联机构自由曲面非接触测量方法的应用研究

针对自由曲面的测量方法，分析了传统的直角坐标型三坐标测量机存在的缺陷，提出了以并联机构作为测量机的机械结构和图像处理技术为基础的非接触测量方法。阐述了其基本原理．推导出计算公式．并运用图像处理技术．对目标图像进行处理，计算了光斑的重心坐标。     

Automatic measurement of scanning beam diameter using an on-line digital computer

A method for the measurement of electron probe beam diameter by digital image processing has recently been published. The purpose of the present report is to describe the development of an automatic system for beam diameter measurement. To complete this system, a method based on a theory which combines automation and high-resolution conditions is proposed. In practice, the beam diameter is measured from the STEM image of a crystalline hole in a gold thin film, utilizing an on-line computer system equipped with newly developed digital processing programs linked to a SEM in the transmission mode. The functions of the programs include statistical processing, matching, noise removal, interpolation, selection, and rotation. By combining these functions, the scanning beam diameter is accurately measured, in spite of difficulties, under most electron microscope operating conditions. The user simply appoints the edge included in the STEM image.     

电力机车接触线磨损数字图像处理研究

针对传统接触式检测电力机车接触线的缺点,探讨利用数字图像处理技术进行非接触式尺寸测量的方法,为检测接触线工作状态提供实时、快速、有效、经济的测量途径。主要讨论利用MATLAB软件对接触线数字图像进行处理和分析的过程,并给出相应的试验结果。     

计算机视觉在人体部分尺寸测量中的运用

基于计算机视觉技术,研究了辅助测量人体关键尺寸参数的方法.进行了CCD图像人物轮廓的提取、人像肩部特征点的识别、眼睛位置信息的识别及图像标定算法的设计.实验表明,该方法可有效地解决人体关键尺寸参数的非接触测量问题,对于面向汽车座椅设计的人机工程学研究具有重要的实际价值.     

影像法测量透镜中心误差的研究

基于现代传感技术和数字图像处理技术,通过对透镜中心误差的分析研究,提出了一种透射式影像法测量透镜中心误差的方法,建立了基于CCD图像的实时测试系统。实验表明,透镜中心误差测量的标准偏差达到了0．0038mm,极限误差为±0．0115mm,证明该系统对于测量透镜中心误差具有很好的实用性。     

基于图像处理的微装配自动调焦系统

介绍了一个基于图像处理的自动调焦系统,该系统由光学显微镜、CCD、力矩电机和齿轮传动机构等组成。调焦系统中采用粗/精结合的调焦方法,即首先采用基于Krisch边缘检测算子的清晰度评价函数对被测物体进行粗调焦,并在计算机上采集了包含目标的大致轮廓和边缘的显微图像;然后针对全景图像上的某个目标区域采用基于高频分量的清晰度评价函数进行精调焦,使得显微图像显示出更多的纹理细节。实验中清晰度评价函数算法均采用Windows下的Visual C++实现。实验结果表明,该自动调焦的系统精度可达±4.8 μm,基本上满足了微装配任务的调焦精度要求。     

高强钢薄板高温焊接变形的视觉测量

为了实现高强钢薄板高温焊接条件下屈曲变形的准确测量,基于数字图像处理技术、立体视觉原理及数字图像相关法,提出一种高强钢薄板全场动态焊接变形的视觉测量技术,并以规则散斑图像的高精度匹配方法研究为基础,将其应用到焊接图像中。针对焊接高温导致的散斑纹理的变色或脱落,采用高温漆与高温胶混合涂布的方式,获得了低成本、高稳定性的散斑纹理。选择薄板背侧进行测量以及在相机镜头前加装滤光片组的方法,抑制焊接过程中的强光、火花及烟雾的干扰。采用高斯平滑的数字图像处理技术,寻找最佳滤波参数并应用到焊接图像中,在保证测量精度的前提下提高了图像匹配的成功率及精度。实验结果表明,该方法能够有效地降低焊接图像匹配的均值误差、均方根误差及Z向静态均值误差,均值误差最大降幅为78.6%,均方误差最大降幅为47.7%,Z向静态均值误差降幅为37.9%。本文的方法和系统可以满足焊接高温条件下薄板屈曲变形的全场应变测量要求,散斑纹理稳定,散斑图像匹配成功率高、稳定性好,是薄板全场动态焊接变形检测的有效途径。     

基于相机阵列获取元素图像的集成成像抗串扰参数设计

为了得到理想的抗串扰三维图像,研究了用相机阵列记录三维场景时,如何排列所获取的元素图像并使其与重构的微透镜阵列匹配的问题.通过分析集成成像原理,讨论了元素图像间距、微透镜阵列间距、焦距等几个重要参数之间的关系,证明了对于固定的微透镜阵列,元素图像间距是场景重构时的重要因素,并结合分析给出了最佳设计参数.系统分析了元素图...