无衍射光莫尔条纹空间直线度测量的原理与实验

提出用无衍射光和莫尔条纹进行空间直线度测量的技术。无衍射光用作直线基准并照射在一环光栅上，由于无衍射光斑也是一系列环状条纹，因此光栅上将发生莫尔条纹，光栅固定在移动物体上，若运动轨迹偏离无衍射光的中心线，莫尔环就将发生偏离，莫尔环的偏离量数倍于光栅的偏离量，由此产生一放大的二维直线度信号，图像处理技术用于计算机莫尔环的中心，理论和实验表明，该方法具有高灵敏度和抗激光漂移的优点。     

基于莫尔条纹的自准直测角技术

针对方位瞄准过程中的强光干扰问题,在结合光电自准直测角和光栅测长原理的基础上,提出了基于莫尔条纹的自准直测角方法.分析了基于莫尔条纹自准直测角原理,即利用自准光栅像和透射光栅重叠产生莫尔条纹,将角量变化转变为线量变化进行测量.根据该原理设计了光学系统,建立了基于莫尔条纹自准直测角的数学模型,给出了理论计算公式,并进行了测量精度分析.理论计算结果显示,在±15′的视场范围内,系统精度达到1″,优于采用狭缝时光电自准直测量的精度.     

基于并行计算的三自由度并联机床动力学解析模型

基于运动学分析、凯恩动力学方程和数字-符号方法,建立了三自由度并联机床的动力学解析模型.将广义坐标、构件的质量和转动惯量处理为符号量.将动力学模型矩阵的推导问题转化为特定条件下运用运动学和动力学计算公式求解驱动力的问题,由计算机自动生成动力学模型矩阵中的各元素的实时代码.文中引入了一种新的标量矩阵与矢量矩阵的乘法运算,研究了广义坐标和构件的质量对驱动力的影响规律.构造了动力学解析模型的并行算法,节省了计算时间.给出了动力学模型矩阵元素的实时代码生成和驱动力矩与参数关系的具体数值实例.     

三自由度半正定系统随机振动仿真与试验研究

目的研究三自由度半正定系统在随机振动条件下的加速度动态响应以及加速度功率谱密度。方法以运输包装中常见的三自由度半正定系统为原型,建立了三自由度半正定系统的质量-弹簧-阻尼系统。依据美国ASTM-D4728随机振动标准,利用Matlab/Simulink仿真平台,建立仿真模型,并输入模型参数,得到了三自由度半正定系统随机振动下的动态响应。基于相同试验标准进行试验,对比分析试验结果与仿真结果的差异。结果在低频段内(小于80 Hz),Simulink仿真模拟随机振动的加速度功率谱密度值与随机振动试验的加速度功率谱密度值的相关性系数达到0.983,加速度功率谱密度值最大处仅相差8.8%。在高频段内(大于80 Hz),Simulink仿真模拟随机振动的加速度功率谱密度值与随机振动试验的加速度功率谱密度值的相关性系数只达到0.745,加速度功率谱密度值最大处相差13.1%。结论利用Matlab/Simulink仿真平台分析包装系统的低频随机振动是一种简单可行的方法,一定程度上可以作为随机振动试验的代替手段。     

基于莫尔条纹的图像分析方法研究

印刷行业对于印刷品加网线数和加网角度的识别目前还主要依靠经验。 利用莫尔条纹原理,通过设置合理的印刷加网线数、加网角度、激光照排机输出点数,设计了评价图像质量的印刷网线尺,对印刷品加网线数和加网角度可以量化测试,对于生产实践具有很好的指导作用。     

基于周期无穷大纵向莫尔条纹的半色调防伪技术研究

目的通过分析莫尔条纹的种类及产生原理,以纵向莫尔条纹效应和半色调加网图像的信息隐藏为理论基础,研究一种半色调图像防伪方法。方法首先对周期无穷大的纵向莫尔条纹的特性及半色调加网图像的网点排列特性进行了分析,结合半色调图像加网参数,得到纵向莫尔条纹参数与数字加网参数之间的匹配关系;再根据各参数之间的关系对半色调加网图像的部分网点进行调整,实现了隐藏信息的嵌入;最后依据上面各参数关系制作数字光栅,对加入防伪信息的半色调图像进行检测,完成了防伪。结果该防伪技术中隐藏信息的隐秘性好,隐藏信息检测再现清晰,防伪效果较好。结论提出了一种半色调图像防伪新方法。     

一种基于TN型液晶的自控光阀

对TN(扭曲向列)型液晶的透光率测量实验表明,在外加电压的作用下TN型液晶可以吸收入射光线,并且在外加电压连续改变时,对入射光的透光率将呈现连续非线性变化。根据此特性,利用数字电路来控制加到液晶电极上的电压,就得到了一种空间光调制器──自控光阀。自控光阀能控制通过光阀的光强,使之趋于设定值。     

基于雾屏和空间光调制器的全息三维显示

长期以来,人们为实现理想的显示效果已经付出了不懈的努力。传统的立体三维显示技术大多利用人眼的双目视差或者视觉暂留效应来表现出三维效果,它不会产生物理景深,因此缺乏真正的三维感。本文主要研究了一种真三维全息技术,采用雾屏来承接空间光调制器所衍射出来的全息三维图像。主要工作有:首先建立三维模型,然后生成三维模型各个视角的强度信息图和深度信息图,再由强度信息图和深度信息图生成全息图。接下来将全息图加载到空间光调制器上,将衍射出来的全息三维图像承载在雾屏上。     

基于EMD算法的光栅莫尔条纹信号去噪方法研究

针对计量光栅莫尔条纹信号的质量问题,提出了基于经验模态分解（EMD）算法对非平稳光栅莫尔条纹信号模型的去噪方法。建立非平稳的光栅时变信号模型,利用EMD算法不需要定义滤波器参数的自适应性优点,对添加不同噪声的多组光栅信号模型进行了滤波分析的仿真实验,其信噪比和均方根误差两项指标优于均值滤波、小波阈值去噪方法。对两路正余弦理想信号添加高次谐波分量,通过对比EMD算法抑制高次谐波前后的李萨如图形,验证了该方法在去噪过程中对光栅莫尔条纹信号正弦性误差补偿的良好效果。     

一种新型近似无衍射栅型结构光及其实现方法

本文提出一种新型的近似无衍射栅型结构光的概念与实现方法.该结构光具有焦深长、线宽细、在一定范围内光场分布稳定,光场光强不变等特点.文中采用精密三角截面棱镜组成的光学系统生成近似无衍射栅型线结构光,用惠更斯一菲涅尔原理及基尔霍夫衍射理论对该系统进行了理论分析和计算,并在无衍射范围内对近似无衍射栅型结构光的光场分布进行了数值仿真.文中对系统进行了实验对比及验证,结果表明,实验数据与理论计算及仿真结果基本一致.应用文中的系统参数,获得了条纹宽度为18 μm,焦深范围为570 cm的近似无衍射栅型结构光,其条纹宽度及光场强度分布不随距离而变化.与传统的光源相比,近似无衍射栅型结构光在三维轮廓测量等应用中具有分辨率高、精度高等优势.     

铁电液晶空间光调制器响应特性的研究

以铁电液晶为非线性介质建立了光寻址空间光调制器的等效电路,并以写入光和擦除光为控制参变量,利用电路分析软件Pspice模拟了该光调制器的光电响应特性。结果表明,电路方法得到的上升时间在微秒(μs)量级上,擦除效应的临界值在毫瓦每平方米(mW／cm^2)量级上;光电响应速度随写入光强(擦除光强)的增大而加快(减慢),均与相关文献的实验结果吻合。     

三自由度加载系统高精度加载控制方法试验研究

针对三自由度加载系统,对其控制方法进行了较为系统的研究。对现有较为精确的控制方法进行了分析介绍,利用三自由度拟静力试验加载控制软件,在哈尔滨工业大学大型多功能三自由度加载系统上进行了弯剪试验验证,对比分析竖向基于作动器反馈的力-位移混合控制方法,竖向基于LVDT反馈的力-位移混合控制方法和考虑几何非线性的控制方法的准确性。研究结果表明:考虑几何非线性的控制方法对三自由度加载试验的控制最为准确。     

基于液晶空间光调制器的相息图扫描三维成像

本文提出了一种利用纯相位型液晶空间光调制器(LC-SLM)实现相息图三维显示的方法.该方法以LC-SLM为显示器件,通过相息图的衍射进行三维像的重构.详细研究了相息图的计算及其与LC-SLM参数间的关系,并对再现像像质进行了讨论.为提高显示的空问分辨率,采用分时复用技术,对三维物体进行分组取样,并计算每一分组的相息图,形成分组相息图序列,再现时依次将相息图输入到LC-SLM,利用人眼的视觉残留效应以达到连续扫描三维成像的目的.实验结果表明,该方法实现了三维物体的再现,为三维显示提供了一种有效的方法.     

电寻址空间光调制器制作灰度掩模技术的研究

介绍了制作微光学元件灰度掩模的两种方案,它们分别使用TFT-LCD(薄膜晶体管液晶显示器)和DMD(数字微镜器件)两种电寻址空间光调制器,采用并行直写和实时掩模技术,提高了灰度掩模制作的速度和灵活性。刷新率的变化和黑栅衍射效应将导致衍射效率下降,使得曝光深度误差增加。前者可延长曝光时间来消除,后者可通过高填充因子和放大滤波电路予以有效抑制。与LCD掩模相比,用DMD掩模制作的闪耀光栅的衍射效率提高了10%以上。     

基于结构光三维扫描技术的小尺寸轴同轴度精密测量方法研究

针对传统测量方法存在的准确度不高、检测速度慢等问题,该文提出一种基于结构光三维扫描技术的小尺寸轴类零件的同轴度精密测量方法。采用视频图像信息的采集、视频图像处理和三维模型重构等技术实现轴类零件扫描重建,运用点云数据处理系统和同轴度误差计算系统获取同轴度误差。选取一小尺寸轴作为研究对象进行试验,系统重复性测量的标准偏差为0.7μm,以同轴度测量仪测量的径向跳动数据作为参考,截面最大差值为8.2μm,测量结果满足要求。该文可为小尺寸轴类零件的同轴度检测提供参考。