计算机X射线激光扫描仪设计及分析

针对X射线工业检测,设计了一种适合于计算机X射线扫描仪的新型激光扫描系统.用五角棱镜和聚焦物镜组成扫描臂以取代,Fθ镜头,利用影像板的柔性成圆弧形进片.同时扫描臂又用做接收器件来收集激发出的荧光,使系统性能提高,结构简单.根据进片方案,确定了扫描仪的系统控制方法,给出了控制过程时序图.计算了当五角棱镜存在安置误差时,对系统分辨率的影响,表明了设计的激光扫描系统具有一定的容差性和实用性.用实验验证了所设计制造的扫描仪的性能,结果显示图像具有良好的视觉效果,能够满足工业检测要求.     

三线阵测绘相机交会角在轨监测可行性分析

卫星发射和在轨运行期间,三线阵测绘相机交会角受环境影响会发生变化,从而制约了测绘精度。与现有通过地面控制点反算补偿的方法相比,三线阵测绘相机交会角在轨监测是以上问题实时直接的解决方案,也是无地面控制点摄影测量的关键技术。但其理论上涉及多达36个自由度变化,难以直接实现。为此建立了包含全部自由度变化的测绘相机整体数学模型,推导出完整的相机交会角表达式。进一步基于对各参量影响程度的分析完成了自由度约简,得到简化的相机交会角表达式,并通过仿真验证了简化的合理性,各自由度参量在[0,200μm/(″)]变化范围内,简化误差小于0.05″。分析结果表明:只要重点监测5个关键自由度变化就可以实现三线阵测绘相机交会角的监测,从而大幅降低了系统的复杂程度并使在轨监测成为可能。     

基于多准直光的六自由度测量方法

提出了一种利用三个CCD探测三路准直光束位置以实现被测物六自由度测量的方法.测量系统包括两部分:一个反射镜和通过连接杆连接的两个CCD为移动部分,固接在被测物上;固定部分的光源、光开关和三个光学准直器产生三路准直光束.其中两路分别投射到两个CCD上,第三路经移动部分的反射镜反射回并由第三个CCD探测.被测物发生六自由度变化时,移动部分同步变化,三个CCD探测的光斑位置也随之变化,通过特定算法可解算出被测物六自由度运动.构建了一个可以表征六自由度测量特性的四自由度测量系统.测量结果表明:在相应测量范围内,与双频激光干涉仪或光电自准直仪测量值相比,系统偏摆角最大差值为1.27,滚转角最大偏差为1.03,两个平动位移最大偏差均小于1 m.     

提高激光准直精度的途径

在激光准直高精度直线度测量中，激光漂移是影响其测量精度的主要因素。激光光线漂移分为光漂、光线弯曲和随机抖动三种类型，针对不同的产生漂移的原因，需采取适当的补偿方法来解决激光漂移问题，提高激光准直测量精度。本文对不同类型提高激光准直精度的方法进行了归纳，并分析了各方法的优缺点。     

光线坐标对结构参数一阶和二阶偏导数的解析算法

本文以多元复合函数的微分法则为基础，从光线追迹公式中对象面上光线坐标对结构参数的一阶解析偏导数进行了推导，并首次提出了光线坐标对结构参数二阶偏导数解析求导的算法。以此为基础可以进一步得到光学自动设计中各种象差及目标函数对设计变量的所有解析一阶、二阶偏导数。本文同时给出了相应的推导过程和计算实例。通过与差分法求导对比计算表明：解析偏导数不仅无原理误差，而且大大地减少了计算量，可直接应用于光学系统优化设计。     

宽发射面激光二极管光束整形系统的光学设计

宽发射面激光二极管作为泵浦源在全固态激光器中得到了广泛的应用,但由于快慢轴发散角太大和发光面的不对称,所以需要对其进行光束整形。针对发光面为1m（快轴）200m（慢轴）且远场光斑为矩形光斑的宽发射面激光二极管,分析了输出光束在平行于p-n结方向上光场（侧模）的多光丝分布特性。通过在ZEMAX非序列里,设置合理的光丝间隔、尺寸和以纵模为间隔的多个波长,模拟了与实际相符的远场光斑。利用圆柱透镜压缩激光二极管快轴发散角,再用自聚焦透镜进行聚焦,最后在离自聚焦透镜后端面1.8 mm处得到快慢轴方向长分别为0.15 mm0.17 mm的方形光斑,且快慢轴方向发散角分别为3.32.4。同时,通过实验逐步比较了光束通过每一个光学元件后光斑形状的变化和光强分布,结果表明:宽发射面激光二极管光束整形中,通过引入侧模光丝结构的矩形光斑模拟方法是可行的。     

基于Buchdahl象差系数得到点阵图的算法

本文提出了一种基于Ｂｕｃｈｄａｈｌ象差系数得到点列图的算法，给出了相应的计算公式和算例，讨论了ＯＴＦ与该算法得到的点列图之间的关系。实际计算和理论分析表明：该算法在保证一定精度的基础上，大大减少了计算量，适用于作为目标函数在微机上进行光学自动设计。     

长距离高精度激光准直技术的最新发展

激光准直技术已广泛应用于大型工件直线度、同轴度、平面度等形位误差的测量.本论文主要介绍近年来激光准直技术的最新发展,如反馈控制法、无衍射光莫尔条纹法等.这些激光准直技术从理论到实践都较好地克服了激光漂移、大气环境对激光准直的影响,较好地满足了长距离高精度形位误差测量的要求.     

单模光纤激光准直仪的研制

本文在简要分析影响激光准直精度主要因素的基础上,介绍了单模光纤激光准直仪的原理及其软硬件设计,给出了准直仪在不同距离下的漂移实验.实验表明:研制的准直仪在20m范围内1个小时内的相对漂移值小于2×10-6.     

3．39μm双波长拍波干涉仪绝对测量大直径方法的研究

在介绍了３．３９μｍ双波长拍波干涉仪测量原理的基础上，提出了激光瞄准大型工件内外径测量点和３．３９μｍ双波长拍波干涉仪绝对测量大直径的新方法，给出了瞄准定位的实验结果，并对测量系统的误差进行了分析。分析表明：测量系统测量１０ｍ直径时，其测量误差小于０．０３ｍｍ。