矿用无人卡车国内外研究现状及关键技术

分析了国内外露天矿山用卡车无人驾驶技术发展现状,详细介绍了露天矿山卡车无人驾驶关键技术;通过分析对比前装线控和后装线控两种技术路线的优缺点以及超声波雷达、毫米波雷达、激光雷达、4D光场智能感知系统、红外传感器、视觉传感器等环境感知技术的优缺点;提出多传感器高度融合将是露天矿山卡车实现全天候环境感知的发展方向。通过分析对比惯性导航系统、GNSS差分定位技术、车联网定位技术、电子地图定位技术、视觉传感器等定位导航技术的差异,指出多定位技术融合是露天矿山无人驾驶卡车定位方式的必然选择。结合露天煤矿的生产实际,提出将现有的无人驾驶各种技术算法与露天矿山标准作业流程有机融合是实现卡车无人驾驶的必由之路。最后指出无人驾驶卡车应用5G技术是露天矿山安全生产的关键和核心,是无人驾驶的必备技术。     

基于光场成像的三维测量方法的研究

光场有别于传统图像,不仅具有位置信息而且包含方向信息,为空间场景重建提供了可能。首先对光场成像技术进行光场变换建模,建立了像素光场模型,并提出光场变换准则,为光场重聚焦奠定基础。然后借鉴传统的对焦测距思想,建立了光场三维测量的方法,选择合适光场数据的清晰度评价函数评价成像质量,提出三角质心插值方法优化光场重建质量。最后,对光场三维测量系统进行了标定,建立像面误差补偿算法。实验表明,测量范围10~120 cm时,测距误差小于5%。     

光强正交调制型位移传感器的数学模型与误差分析

针对传统光学位移测量方法对环境要求高和制造精度难以提高等问题,提出了一种以交变光场为测量媒介的新型线性位移检测方法。基于提出的方法,设计了一种光强正交调制型位移传感器。该方法采用基于光强正交变化的两路电驻波合成电行波信号,通过对行波信号时间先后的测量实现空间位移的测量。为了深入理解传感器的传感机理,推导了传感器的测量模型,分析了与传感机理相关的关键因素对测量误差的影响。根据测量原理和测量模型的理论分析,研制出传感器原理样机,通过实验测试了各种关键因素对测量误差的影响,并进一步优化设计了传感器结构与参数。实验显示,优化后的传感器在108mm测量范围内的测量精度达到±0.5μm,是一种新的无需精细刻划的位移检测方案。     

关于数码摄像技术的探讨

随着数码光学的软硬件发展,数码摄像技术不断被更新,新技术新概念不断被提出以及被实现。本文将就2012之后所出现的新技术做出阐述和详解,光场相机在2011年就已经被提出,但本文所讲述是光场相机的发展版本,利用计算软件实现光学防抖、自动对焦以及多幅成像技术,所新发展和发明的一些新装置和软件。     

大功率激光器阵列光场分布测试方法的研究

针对大功率半导体激光器阵列难以进行光场分布测试评价的问题,设计了大功率激光器光场分布测试系统。从测试系统探测器的抗损伤阈值方面,分析了对激光衰减的比例要求,提出了几种衰减的方法,设计了低透射系数高抗激光损伤的衰减方案,并进行逐一的测试比较,得到了理想的衰减效果。结合测试系统要求,完成了大功率半导体激光器光场分布的测试与评价。     

紧凑型矢量光场发生器中4f系统的对齐方法

提出了紧凑型矢量光场发生器中4f系统在横向和纵向上的精确对齐方法,并进行了实验验证。将设计的特定相位图加载到矢量光场发生器中,通过调整4f系统中各元件之间的距离以及物面和像面到相应透镜的距离,以CCD采集光斑图像的锐利程度作为判据来实现4f系统的纵向对齐。以空间光调制器的相位控制区域作为参考坐标系,采用四象限图测量另外三个调制区域的光斑在横向上的坐标位移,通过在设计的相位图中预补偿测量到的坐标位移来实现4f系统的横向对齐。实验结果表明,所提出的4f系统对齐方法可以显著减小矢量光场发生器中所调制光斑的衍射效应。     

被动双包层光纤中包层光产生实验研究

双包层光纤中的包层光不仅会影响到其输出激光的光束质量,还会对光学器件造成损坏。分析了被动双包层光纤中产生包层光的几种原因。通过在双包层光纤激光器的输出端引入产生包层光的不同要素,使用功率和光场分布检测等手段,实验研究了被动双包层光纤之间的熔接质量和模场失配以及无源光学器件的插入对于包层光产生的影响。实验结果表明,被动双包层光纤之间的低质量熔接和模场失配会导致纤芯基模与包层模式发生耦合,光纤合束器会激发高阶泄漏模式导致信号光泄漏到包层中,光纤隔离器会将部分信号光耦合到输出尾纤的包层中,从而导致包层光的产生。讨论了为抑制包层光的产生和减小包层光的影响应注意的事项和采取的措施。