基于逆向工程重构沙发三维模型的研究

本文采用了被动式立体视觉的三维测量方法来测量沙发曲面,给出了立体视觉测量法的数学计算模型,分析了测量过程中影响测量精度的因素.分析产生光斑弥散的原因,并提出了采用中值法和hough法来提高CCD图像光斑几何中心的识别精度的方法.并探讨了利用Bezler方法对测量得到的点云数据进行光顺性、连续性的处理.     

光电/量热复合式近红外高能激光光斑探测器

为了准确测量高能激光系统远场到靶总能量和功率密度时空分布等参数,本文提出了量热吸收法和光电探测阵列法相结合的复合式测量方法.该方法由热吸收体测量入射激光的总能量,由光电探测阵列测量光斑的时空分布.研制了用于大面积、长脉冲近红外高能激光测量的复合式光斑时空分布探测器.探测器主要由石墨热吸收体、近红外探测器阵列、测温单元和信号处理单元等组成,有效测量光斑面积达到22 cm×22 cm,光斑测量空间分辨力为1.1 cm,时间分辨力为20 ms.该测量系统同时兼顾了光电探测阵列法的高时空分辨能力和量热吸收法的低测量不确定度等优点,适合于高能量、大面积近红外高能激光光斑参数的综合测量,并已成功应用于外场实验.     

测量高斯光束腰斑尺寸的实验与分析

激光光斑尺寸和激光束腰光斑尺寸是衡量激光器性能的重要参数。设计了利用刀口法和狭缝法分别测量高斯光束腰斑尺寸大小的测量实验装置,并阐述了具体的测量过程,给出了所测得的实验结果,最后对这两种方法进行了比较分析。这两种方法实验装置简单实用。     

微光斑尺寸及能量分布测量

叙述了微光斑尺寸及能量分布测量的两种方法，如刀口扫描法和CCD成像测量和分析微光斑的尺寸和能量分布，并对光盘与激光成像机光学物镜的聚焦光斑进行实测。比较了两种测量方法的优缺点。讨论了影响测量精度的主要因素。     

微光斑尺寸及能量分布测量

叙述了微光斑尺寸及能量分布测量的两种方法，即刀口扫描法和ＣＣＤ成像测量和分析微光斑的尺寸和能量分布，并对光盘与激光成像机光学物镜的聚焦光斑进行实测，比较了两种测量方法的优缺点，讨论了影响测量精度的主要因素。     

外场激光光斑中心检测算法研究

激光光斑中心检测是光学测量中常用的关键技术。检测算法的精度及速度直接影响了测量的精度及速度。针对外场环境下干扰较强的特点,研究了重心法、Hough变换法以及圆拟合算法,通过理论分析与实验,提出一种改进的激光光斑中心检测算法,提高了中心检测的精度、速度及抗干扰性,可用于外场环境的实时光学测量。     

高精度光斑中心定位算法

光斑中心定位是光学测量中的关键技术之一,检测算法的精度和速度直接影响了测量的精度及速度,传统的检测算法如灰度质心法、Hough变换法等在检测精度或速度上存在不足。鉴于此,提出了一种高精度光斑中心定位算法,该算法不仅能定位光斑中心还能拟合出圆半径。用计算机生成的光斑和实验生成的光斑对该算法进行验证,并与其他传统算法进行比较,结果表明,该算法的误差小于0.5像素且比其他经典算法更精确。     

用碘酸钾粉末倍频分析法测定激光光斑

为了测量不可见的激光光斑大小,文中在激光粉末倍频测试分析的实验方法的基础上,选取适合当前条件的CCD摄像法进行了实验。获取激光光斑的一维光强分布,并运用激光光斑的高斯拟合算法(最小二乘法)处理数据,同时也考虑了粉末对光斑的散射作用,并为此拟合出了经验公式。获得的结论是,运用粉末倍频法精确计算激光光斑的直径是可行的,该方法误差约为3.6%。     

一种激光三角测厚中非线性的校正方法

针对单镜头激光三角法测同一物体厚度时图像探测器上两光斑间距与被测物位置之间的非线性关系,提出了一种非线性校正方法,并用实验验证了校正效果。分析了单镜头激光三角法测厚原理,总结了引起非线性的因素,对校正方法的函数模型进行了理论推导,并对校正前后测量数据进行了详细分析。研究结果表明,使用该非线性校正方法后,图像探测器上成像光斑间距值随被测物位置变化的波动程度明显减小,测量厚度的均方差值也变小,系统的测量精度得到提高。     

大型轴系轴心的激光旋转测量方法

研究了大型轴系轴心的激光旋转测量方法,利用CCD相机采集激光光斑图像,通过数值拟合算法计算激光光斑所形成圆周的圆心位置,用以测量轴系轴心的空间位置。该方法消除了激光器装配定位误差导致的指向偏差和激光器不稳定导致的光束漂移。建立了激光旋转测量法测量精度的数学模型,进行数值模拟,计算结果表明:测量精度与激光旋转半径无关,与光斑采样点数成正比,接收屏与轴系轴心的垂直度偏差对测量精度影响不大。利用改进的最小二乘法进行数值拟合,进一步提高了激光旋转测量法的测量精度。     

表面微观轮廓的高分辨率光学测量方法

较全面地介绍了用于表面微观轮廓测量的几种高分辨率甚至可达亚纳米的光学测量方法及其最新进展.文中重点描述了以扫描共焦显微检测法、离焦误差检测法为代表的光触针法,以TOPO轮廓仪、Nomarski显微镜、外差干涉轮廓仪、双焦干涉轮廓仪和同轴干涉轮廓仪为代表的干涉测量法和以扫描近场光学显微镜及光子扫描隧道显微镜为代表的近场光学法三种适用于表面微观轮廓测量的光学测量方法,分别介绍了其工作原理、特性、发展现状及存在问题,通过对这些方法的对比和总结,阐述了表面微观轮廓纳米级光学测量的发展趋势.     

超精密加工表面微观形貌的光学测量方法

介绍了几种典型的超精密加工表面微观形貌光学测量方法的测量原理及优缺点,评述了表面微观形貌光学测量技术的发展动态。     

用于表面微观形貌测量的光学方法

介绍了在表面微观形貌测量中常用的光学测量方法,分析了它们各自的原理和优缺点,并对光学法表面微观形貌测量技术的发展作了简要评述。     

利用光学系统色偏移进行表面粗糙度检测的方法及结构分析

利用光学方法对表面粗糙度进行检测以其非接触、高精度、无损伤、测量速度快等特点得到了广泛应用.文中介绍了一种利用多色光的轴向色焦点偏移进行表面粗糙度测量的方法,该方法基于共聚焦显微系统的基本思想.文章阐述了该方法的基本原理,并设计了一组光学系统对方法进行分析验证.     

Nanometer profile measurement of large aspheric optical surface by scanning deflectometry with rotatable devices: Uncertainty propagation analysis and experiments

High-accuracy mirrors and lenses with large dimensions are widely used in huge telescopes and other industrial fields. Interferometers are widely used to measure near flat surfaces and spherical optical surfaces because of their high accuracy and high efficiency. Scanning deflectometry is also used for measuring optical near flat surfaces with sub-nanometer uncertainty. However, for measuring an aspheric surface with a large departure from a perfect spherical surface, both of these methods are difficult to use. The key problem for scanning deflectometry is that high-accuracy autocollimators usually have a limited measuring range less than 1000″, so it cannot be used for measuring surfaces having a large slope. We have proposed a new method for measuring large aspheric surfaces with large slopes based on a scanning deflectometry method in which rotatable devices are used to enlarge the measuring range of the autocollimator. We also proposed a method to connect the angle data which is cut by the rotation of the rotatable devices. An analysis of uncertainty propagation in our proposed method was done. The result showed that when measuring a large aspheric surface with a diameter over 300 mm and a slope of 10 arc-deg, the uncertainty was less than 10 nm. For the verification of our proposed method, experimental devices were set up. A spherical optical mirror with a diameter of 35 mm and curvature radius of 5000 mm was measured. The measuring range of the autocollimator was successfully enlarged by our proposed method. Experimental results showed that the average standard deviation of 10 times measurement was about 20 nm.     

空间相机CCD焦平面的光学拼接

为满足空间相机在大视场、高分辨率下进行测量,研究了多片线阵CCD拼接技术,阐述了光学拼接的原理、装调、检测方法和焦面结构.在由长工作距显微镜和精密X-Y导轨组成的拼接设备上,采用分光棱镜、机械微调的方法完成了三片TDICCD的光学拼接,搭接误差不超过1/3像素.光学拼接具有结构简单,成本低和使用灵活的优点.     

气象辐射计量检测系统装调方法研究

为满足气象辐射计量检测系统对气象辐射表的检测与标定要求,以研制太阳模拟器及多维检测平台为研究对象,提出了一种系统装调方法。建立气象辐射计量检测系统装调流程后,完成气象辐射计量检测系统装调过程,分析光学积分器对辐照均匀性的影响,并给出辐照不均匀性测试方法。通过实验测试,该气象辐射计量检测系统可完成不同时段太阳光束的精确模拟,并满足中60mm口径内辐照不均匀度在±1％范围内。,φ170mm口径内辐照不均匀度在±2％范围内的设计要求。     

Wear Analysis of Extracted Polyethylene Acetabular Cups Using a 3D Optical Scanner

Wear analysis of total hip replacements (THRs) is considered one of the most relevant research areas helping to improve the longevity and overall design of THRs. The coordinate machine method (CMM) and Fourier profilometry are the most common methods for measuring THR wear. This article presents optical scanner digitalization as a new method for measuring the wear of polyethylene (PE) acetabular cups. The aim of this article is to explore the potential of this method for the PE wear measurements. Optical scans for the purposes of this study were produced using an ATOS Triple Scan 3D optical scanner. The optical scanner is efficient and it can measure a large number of points for polygonization and for further development of the preworn models. In this study, the scanner first generated point clouds on a sample of 13 retrieved ultra-high-molecular-weight polyethylene (UHMWPE) acetabular cups. Next, volumetric models of the cups were created by polygonizing the point clouds. Reverse engineering was used to develop models of the original acetabular cups using the geometry of the unworn parts of the retrieved cups. A comparison of the two models then showed the total volume of the PE debris. The optical scanning method was validated against the gravimetric method using three new acetabular cups that were worn out on a hip pendulum simulator. Validation shows that the optical scanning method is a valid method for wear analysis of the retrieved UHMWPE acetabular cups.     

绕丝筛管缝宽快速测量技术研究

绕丝筛管在石油生产防砂措施中应用广泛,现有的绕丝筛管缝隙检测方法仍存在一些不足,针对4m长绕丝筛管,提出了一种"光学瞄准+光栅读数"方式测量的新方法,并搭建了实验平台,通过分析测量数据表明该方法测量精度可达0.03mm,测量速度0.25s/缝,测量速度比现有的方法有大幅提升。该方法对大密度、微小缝隙测量有重要意义。     

隐形眼镜投影测量仪的设计

提出了一种采用光学投影成像和自扫描光电二极管列阵(SSPA)传感器实现隐形眼镜曲率、光学中心厚度和直径测量的新方法,基于此方法设计成功了一种新型隐形眼镜投影测量仪.介绍了仪器的测量原理、仪器结构、光电二极管列阵信号采集以及单片机控制系统的硬件和软件设计.该测量仪测量镜片曲率半径的精度优于±0.1mm,测量镜片光学中心厚度的精度优于±0.01mm,测量镜片直径的精度优于±0.1mm,并能分辨镜片上任何方向大于0.01mm的杂质和表面缺陷.