球面折反射成像的内螺纹螺距视觉测量系统

为了实现内螺纹参数的非接触、自动化在线测量,本文以通孔螺母和盲孔螺母为检测对象,提出了一种基于球面折反射全景成像原理的内螺纹螺距参数的机器视觉测量系统。系统采集经球面折反射得到的图像,随后分割出完整的内螺纹区域;采用对比度受限的自适应直方图均衡化算法提高图像对比度,并采用中值滤波与双边滤波的组合来保护螺纹边界信息;再使用Zernike矩边缘检测算法确定每条螺纹的亚像素边缘;最终,基于折反射成像理论计算得到内螺纹螺距尺寸。与计量用螺纹综合测量机的螺距测量值进行了对比,实验结果表明该系统的平均测量误差为0.018 5 mm,满足工业生产中内螺纹螺距精度的要求,检测效率高,可用于内螺纹在线视觉检测。本研究为圆柱形内壁尺寸测量和缺陷检测提供了一种参考方案。     

双缝干涉条纹特征分析

在杨氏干涉的常规分析中,为了简化推导过程,对光程差作了近似分析,得到干涉条纹等间距分布的结论,实验中往往出现不等间距的情况。应用编程精确计算干涉的光程差,通过调整双缝间距,得到了条纹间距逐渐变大的干涉图样。同时给出了在没有作任何近似条件下不同级次条纹位置的表达式,并得出干涉条纹不仅间距逐渐增大而且数目有限的结论。     

大景深光学成像系统关键技术的研究

在普通光学成像系统中引入相位模板和数字图像复原技术，可以增大系统的景深。本文设计了一种新的由多个等面积环形区域组成的纯相位模板，相邻的环形分区交替补偿高斯物面两侧离焦。同时，基于频域滤波理论和MTF离焦不变性质，给出了相应的不依赖于离焦程度的图像复原滤波器的表达式。系统的MTF曲线、MTF密度图和Spoke图结果表明系统具有大景深特性。通过适当调整模板参量，系统景深可以达到普通光学系统的4倍以上。系统可以应用到生物和医学的显微成像、机器视觉等多个领域。     

环带型波前编码大景深相位模板的设计和优化

圆对称相位模板的设计是波前编码成像技术中的重要内容。通过对衍射成像理论中的广义光瞳函数的分析,提出了一种可以增大光学成像系统景深的环带型相位模板(APM)。为得到满足成像系统景深及分辨率具体需求的相位模板最优参数,建立了针对圆对称型相位模板的优化模型,并对APM以及四次方型相位模板(QPM)进行了优化。仿真结果表明:使用APM的系统具有良好的离焦不变性,且对高斯物面前后相同程度的离焦具有相似的成像特性。最后,给出了一种景深增大倍数的定量判断方法,结果表明APM的景深增大能力优于QPM。     

大景深相位模板的个性化设计

从大景深成像系统实际所需要的景深、分辨率以及最小调制传递函数MTF响应值出发,本文建立了相位模板的个性化优化设计模型.在设计景深、分辨率范围内,以保证系统的MTF值大于设定的最小MTF响应值为优化限制条件,以不同离焦对应的光学传递函数的Fisher信息的积分作为优化目标函数.对波前编码系统的立方相位模板CPM和指数相位模板EPM进行了几组优化设计.同时,给出了后续的图像复原滤波器表达式.结果表明,得到的个性化相位模板和图像复原的结合,能够满足系统的实际需求,系统总的传递函数接近衍射受限系统的传递函数.     

毫秒激光辐照光学元件的多杂质损伤模型

建立了毫秒长脉冲激光辐射透明光学元件的多杂质加热模型,对涂有SiO2/Al2O3增透薄膜的K9玻璃光学元件在毫秒激光辐照下的温度场和热应力场进行了数值模拟,分析了温度场和应力场分布的发展历程。结果表明在毫秒激光作用下,多个微小杂质团簇作为吸收热源能够导致毁灭性的损伤,且损伤同时出现在元件的前后表面,前表面为温度与应力效应共同作用,后表面为应力效应主导。数值模拟结果与实验损伤形貌观察结果吻合较好。     

宽幅胶片弊病在线检测系统

本文介绍了一套用于宽幅胶片生产线整理工序的弊病在线检测系统，该系统用来实时检测胶片表面常见的弊病。系统采用2台线阵CCD摄像机同步成像，940nm的LED面阵光源提供照明，利用单行处理、多行判断的快速弊病检测算法及时发现弊病。现场运行结果表明，系统能够完成对运行速度为90m／min，宽幅为1300mm的胶片表面弊病的检测任务。     

宽幅胶片弊病在线检测系统的研制

研制了一种基于CCD成像和数字图像处理技术的宽幅胶片弊病在线检测系统.在红外光源提供均匀照明的条件下,采用两台高分辨率线阵CCD摄像机对运转速度为90 m/min、宽幅为1300 mm的胶片实时成像,利用简化了的平滑去噪和边缘检测算法进行处理,并通过双阈值判据及时发现弊病,保存弊病位置信息和弊病图像.系统检测能力为横向80 μm,纵向500 μm,能够检测出各种典型的弊病.