LAMOST球焦面光纤坐标检测方案

对LAMOST光纤定位系统中球冠状焦面板上4000个光纤头位置的检测,要求检测系统检测速度快、精度高,为此采用极坐标旋转扫描装置进行检测。检测装置包括角度传感器和绕球冠状焦面板中心旋转的圆弧形扫描梁,后者由多片线阵CCD软拼接而成,其数据用并行主从结构进行采集与处理。采用“光重心法”对光纤出射光斑信号进行处理,获取光纤端部的位置特征。     

智能化红外成像光斑测试仪的研究

研制成一种集光、机、电、算于一体的智能化的红外成像光斑测试仪。该测试仪以1.064mm的激光光源模拟无穷远的点光源, 利用红外面阵CCD自动寻找测量目标在不同视场角下的最佳像面位置,对同波段红外导引头光学组件的成像光斑进行检测。实时采集的信号通过RS-232串口通讯输入计算机,采用重心法对所采集的光斑信号进行数据处理,分析光源通过被检测系统后,在其焦平面上的成像光斑的质量。所采集到的光斑信号可以三维图形、截面图或数据表的形式进行显示、输出。测试结果表明:系统重复性好(重复性误差小于2%)、可靠性高、自动化程度高。     

三角法激光测量系统的误差分析及消除方法

从理论和应用两方面分析了三角法激光测量系统的误差，得出：定点标定和插值可以消除光学放大率随测量点位置变化的影响；双光路方案或标准点校准方法可以消除光线路径随环境温度，湿度变化而引入的误差；提高激光束质量和采用峰值求光斑中心的方法，可以消除激光束强度分布，物体表面粗糙度，CCD传感器，信号处理电路等引入的误差。     

光笔式视觉坐标测量中基于曲线拟合的图像处理方法

提出了光笔式视觉坐标测量中被测特征点像面坐标的提取方法。依据数字图像处理理论并结合测量系统中被测特征点的成像特点,给出了图像预处理过程及实际处理结果;采用基于灰度质心法的径向截面扫描法对图像边缘进行亚像素级检测;应用平面内任意位置椭圆的最小二乘曲线拟合法对椭圆形光斑中心的像面坐标进行了提取,实验结果表明该方法的提取精度为0.1个像素。     

百米距离坐标的视觉检测方法

为了实现对大型射电天文望远镜的百米远目标进行测量,建立视觉测量系统对目标检测算法、测量系统的稳定性等进行研究.首先,CCD相机获取百米远处反射靶标的图像信息,采用样条函数对靶标图像进行插值,然后用Canny算法检测靶标图像的边缘信息;接着,采用椭圆拟合算法检测靶标的位置,从而确定靶标在CCD像面上坐标.采用一个平面标准...     

自适应系统中哈特曼波前传感器光斑质心的最佳标定位置

自适应光学系统中采用CCD作为哈特曼波前传感器的光斑质心位置探测器时,由于光斑的高斯宽度较小会带来大采样误差.针对该问题,本文详细分析了采样误差形成的原因,建立了采样误差、位移敏感度和开环动态范围与光斑高斯宽度、光斑位置以及子孔径大小的数学模型,提出标定时光斑质心的最佳位置是子孔径中心四像素的中心.因为在该位置处,CCD的质心探测具有闭环时采样误差为0,位移敏感度最大,且开环时动态范围最大的特点,为哈特曼波前传感器的标定方法的研究提供了理论依据.     

光重心法在光纤位置检测中的精度研究与应用

为了确保LAMOST(大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜)系统准确运转,需要对其焦面板上光纤的位置进行检测.本文即从实际应用的角度出发,阐述了光重心法在LAMOST光纤位置检测中的精度问题.在理论分析的基础上结合实验,具体研究光斑尺寸、相机光圈、光纤端面的发光强度等检测条件,并详细分析了它们与光重心法自身精度的关系.另外,还揭示了因光强变化而产生的"重心偏移"现象.最终,依据实验结果,为实际检测提供了一个最佳的测量条件.     

基于视觉的内窥镜端部位姿模型分析

针对在假设内窥镜端部固定不变的条件下进行基于光纤光栅传感阵列的内窥镜柔性杆的三维重建存在的问题,提出了基于标志点的内窥镜端部位姿视觉检测模型;利用视觉技术和通过标志点的空间位置信息来获取内窥镜端部位姿的方法,建立了基于主元分析方法及最小二乘法分析标志点位置信息误差对内窥镜端部姿态的影响的方法.模拟分析结果表明,当三个标志点的位置信息误差满足高斯分布且方差在0～3mm之间时,其姿态的最大误差角度为0.59°.通过实验证实了理论计算方法能够有效地利用带有误差的位置信息求解内窥镜端部位姿及误差的大小,为微创手术器具的位姿检测提供了理论和实验基础.     

光笔视觉三维测量中光斑图像点立体匹配方法

针对光笔视觉三维测量中左右两幅图像中光斑图像点的立体匹配难题,引入SoftPosit 算法将其转换为二维像点与三维物点对应关系未知情况下的位姿参数估计问题.通过将对应匹配和位姿估计融合在一起,进行捆绑迭代寻优,分别完成左右两幅图像中光斑图像点与空间光笔光斑的对应匹配,从而实现了左右两幅图像中对应光斑图像点的立体匹配.该方法基于模型,与空间点分布模式、点的数量及图像灰度无关,实验结果表明该方法切实可行,也可用于特征点的识别.     

极化聚合物薄膜电光系数的实时测量

提出了一种极化聚合物薄膜电光系数的实时测量方法。实验结构由耦合棱镜和依次制备在棱镜底面的四层薄膜组成,这四层薄膜分别是金属层（作为上电极）、极化聚合物,缓冲层和下电极。包含导波共振角并具有一定角度的入射光线会聚于棱镜底面,然后用CCD探测拍摄反射光斑,当外加电场作用于上下电极时,就可从光斑暗线位置的变化测量极化聚合物薄膜的电光系数。在测量过程中,使用了计算机图像处理方法和光学空间滤波技术。     

光纤干涉仪条纹动态测量技术

针对光纤干涉仪条纹的CCD动态测量技术,分析了限制条纹最大允许移动速度的因素,提出了采用中值滤波提高信号处理速度的方法。在条纹移动速度成指数增长时,实验观察了条纹位移测量值的变化情况,并进行了中值滤波实验。结果表明,条纹的最大允许移动速度除受CCD的场频和信号处理时间影响外,还与干涉仪使用的光源波长和光纤直径以及两光纤间的距离有关;中值滤波可以缩短信号处理时间,同时获得较好的滤波效果。     

Focal plane position detection with a diffractive optic for shack-hartmann wave-front sensor fabrication

During construction of a Shack-Hartmann wave-front sensor it is critical that the spacing between the lens array and the detector array be equal to the lens array focal length to obtain accurate and precise measurements of a wave front. This separation is often difficult to determine with large f/# lenses, because their focal spot diameter does not change substantially for small displacements on either side of the focal plane. We describe a method with an array of off-axis lens segments for determining the location of the focal plane. Because the lenses are off axis, changes in the distance from the optic to the detector array result in transverse focal spot position variations as a function of their separation from the lenses. By analyzing the focal spot pattern on a CCD, we achieved 12-mum rms error in the axial position measurement while moving a 4-mm-focal-length optic over 1 mm.     

大型结构应变场光纤分布监测系统

研究了一种用于大型工程结构应变、变形状态监测的基于光时域反射技术的分布式光纤应变传感系统。设计了一种新型的光纤微弯传感器结构,用于对沿传感光纤分布各测量点的应变信息进行提取;在此新结构的基础上,了全光纤型应变传感器串行阵列,以对构件应变测量和安全监测为主要目标,建立了起了分布光纤应变实时监测系统,进行了系统实验了得到了良好的结构。     

聚合物光纤几何参数测量系统

基于CCD图像技术提出了显微放大成像、图像相对测量，通过计算机图像处理完成外径的为1mm聚合物光纤几何参数（芯径、外径、不圆度）的测量，测量精度为6μm左右。并给出了系统的结构与原理，分析了系统实现的精度保证。该系统也可实现聚合物光纤数值孔径的测量和折射率分布的表征等。     

智能化光纤连接器端面干涉测试仪

研究出一种智能化的光纤连接器端面干涉测试仪 ,它不仅可以给出光纤端面的二维截面图和三维形貌图 ,还能提供各种纵向、横向的评定参数值。描述了它的测量原理及系统设计。     

基于CCD的CDT电子束着屏误差自动测试系统

利用CCD图像传感器和图像采集处理技术,实现了电子束着屏误差二维自动测量。在荧光屏的前端附加垂直和水平两组微偏转线圈,通过控制微偏转线圈的电流,改变着屏点附近的磁场,使电子束着屏点的位置在一个粉点范围内精确连续可调。标准光栅的测试验证,系统绝对误差小于5m,表明该系统稳定可靠,一致性好。     

Polarization-maintaining photonic crystal fiber based quarter waveplate for temperature stability improvement of fiber optic current sensor

Fiber optic quarter waveplate (QWP) is widely used in all kinds of optical fiber systems such as fiber sensing systems. Specifically, in fiber optic current sensor (FOCS) system, which is now applied in power grids to measure current and monitor operation, fiber optic QWP is a key device and has serious impact on temperature stability and accuracy of the system. We fabricated a QWP using polarization-maintaining photonic crystal fiber (PM PCF), and studied its impact on the temperature characteristic of a home-made FOCS system. We also made a QWP with conventional polarization-maintaining fiber (PMF) for comparison purposes. The measured system error of the FOCS prototype using a QWP made of PM PCF between ?40°C and 70°C was 8.45‰, which is five times smaller than with a QWP made of conventional PMF.     

一种新型光纤干涉测量系统

提出一种可以测量１米以上绝对距离的光纤干涉测距系统，采用两部分干涉结构，分别对靶标进行定位及光程调谐和对距离进行测量。通过引入已精确标定的光纤进行光程倍增以扩大系统的动态范围，对系统的信号处理方法进行了初步讨论，并给出系统仿真的结果。     

一种新型光纤干涉测距系统及其定位信号处理

本文提出一种新型的光纤干涉测距系统 ,可以测量 1m以上的绝对距离。整个系统采用两部分干涉结构 ,分别对目标进行定位、光程调谐以及对距离的测量 ,并通过引入已精确标定的光纤进行光程倍增以扩大系统的动态范围。文中论述了系统的基本测量原理及其数字化定位信号处理系统 ,并给出此定位信号处理系统的实验结果