外场激光光斑中心检测算法研究

激光光斑中心检测是光学测量中常用的关键技术。检测算法的精度及速度直接影响了测量的精度及速度。针对外场环境下干扰较强的特点,研究了重心法、Hough变换法以及圆拟合算法,通过理论分析与实验,提出一种改进的激光光斑中心检测算法,提高了中心检测的精度、速度及抗干扰性,可用于外场环境的实时光学测量。     

基于激光入射光斑识别的非接触式波高测量

为了实现水工物理模型实验中波高这一重要参量的高精度测量,提出了一种基于激光入射光斑识别的非接触式波高测量方法。构建了波高测量装置的图像成像几何关系模型,研究了波高测量装置主要参数的确定方法。根据激光入水二值化图像特征构造了激光入水特征模板,提出了激光光斑动态跟踪算法。最后,根据确定的结构参数与图像传感器参数,搭建了实验装置,对波高传感器进行了标定,并利用标定曲线对电动位移平台模拟的波浪进行了测量。实验结果表明:实测位移与电动位移平台设定的位移基本吻合,最大误差仅为0.65 mm。该方法基本满足水工物理模型实验波高测量的高精度、非接触与高动态性等需求。     

轨道测量装置激光光斑中心定位

在研制轨道激光测量装置的基础上,文中对比了激光光斑中心图像处理常用算法,提出了一种精度满足要求的光斑中心计算方法,构造了形态级联滤波器和高斯滤波器,对光斑图像进行去噪和光滑预处理.为充分利用光斑灰度光强分布特性,采用OTSU算法和最大光强确定了阈值区间,以指数函数进行非均匀阈值分割得到一系列二值光斑图像.在质心法初步确...     

两种测量光斑的方法

介绍了彩色CCD摄像法和光纤探针扫描法两种测量光斑的方法及其配套的光斑分析软件 ,分析了测量系统的构成及测量中存在的问题。     

激光光斑位置精确测量系统

设计了一种激光光斑位置测量系统,用于提高激光照射器监测系统测量激光光斑位置时的测量精度.分别介绍了测量系统的组成及它们的信号连接关系.针对激光光斑图像采集过程中的后向散射现象,提出基于异步距离选通的激光后向散射抑制技术.为了克服大气湍流扰动对激光光斑成像的影响,利用改进的盲解卷积算法对激光光斑图像进行事后图像处理.最后,对光斑图像进行畸变校正,并利用高斯曲面拟合算法提取光斑位置.设计了若干仿真实验,并应用该系统处理了实际外场实验.结果表明,所设计的激光光斑位置测量系统的测量精度不超过0.3 pixel.     

应用于三坐标测量机的半光斑成像式激光测头

运用半光斑成像原理研制出一种新型的半光斑成像非接触激光瞄准测头,采用自适应控制方法实时调节激光光强使其可以适应不同光学特性表面的瞄准测量,并对该测头重复性瞄准触发精度、不同光学特征表面的灵敏度特性进行了实验研究.实验结果表明该测头重复性瞄准测量不确定度在1 μm以内,测量灵敏度可达30～60 mV/μm,测量角度在不增加辅助措施的前提下可以达45°,综合性能达到传统三角法光学测头的性能.该测头具有检测速度快、自动化程度高、瞄准精度高的特点,结合其他测长仪器可以实现自由曲面的快速、精确测量,具有广泛的应用前景和较强的实用价值.     

微光斑尺寸及能量分布测量

叙述了微光斑尺寸及能量分布测量的两种方法，即刀口扫描法和ＣＣＤ成像测量和分析微光斑的尺寸和能量分布，并对光盘与激光成像机光学物镜的聚焦光斑进行实测，比较了两种测量方法的优缺点，讨论了影响测量精度的主要因素。     

CCD中的激光光斑阴影现象及机理

对CCD相机在激光辐照下的暂时性失真问题进行了研究.用532 nm连续激光辐照以线阵CCD为图像传感器的Piranha HS-41-02K30相机进行了实验,实验发现,激光光斑和3个与其大小、形状皆相似的暗斑同时、等间距地出现于感光阵列方向上.这些暗斑即为CCD相机在激光辐照下的一种暂时性失真现象,本文称这3个暗斑为光斑阴影.根据实验数据分析了这一现象的规律和产生机理.分析认为,CCD图像传感器4个并行读出电路因共用同一偏置源而相互影响是产生光斑阴影现象的内在机制.推导了共偏置并行电路信号之间相互影响的关系式,由得到的关系式可知,降低公共偏置源与并行读出电路公共节点之间的电阻可减弱上述阴影失真现象;而用4个电压源分别为并行读出电路提供偏置,可以消除这种光斑阴影现象.本文推导的共偏置并行电路影响关系式不仅可解释阴影现象,也可为设计CCD器件时减弱或消除阴影失真提供借鉴.     

基于MATLAB的激光光斑图像处理算法

提出了一种基于MATLAB的激光光斑图像处理仿真算法.在MATLAB环境下,首先对采集到的光斑图像进行平滑滤波、亮度调节、阈值分割和边缘检测等图像处理,确定出光斑区域并得到边缘点的位置信息,再根据最小二乘法进行圆拟合进而计算得到光斑中心点的坐标.仿真结果表明,该算法能够快速、准确地得到光斑中心位置点,且达到很高的测量精...     

光电/量热复合式近红外高能激光光斑探测器

为了准确测量高能激光系统远场到靶总能量和功率密度时空分布等参数,本文提出了量热吸收法和光电探测阵列法相结合的复合式测量方法.该方法由热吸收体测量入射激光的总能量,由光电探测阵列测量光斑的时空分布.研制了用于大面积、长脉冲近红外高能激光测量的复合式光斑时空分布探测器.探测器主要由石墨热吸收体、近红外探测器阵列、测温单元和信号处理单元等组成,有效测量光斑面积达到22 cm×22 cm,光斑测量空间分辨力为1.1 cm,时间分辨力为20 ms.该测量系统同时兼顾了光电探测阵列法的高时空分辨能力和量热吸收法的低测量不确定度等优点,适合于高能量、大面积近红外高能激光光斑参数的综合测量,并已成功应用于外场实验.     

激光自动对焦中离焦量的探测与计算方法

根据激光光线聚焦状态不同对应被测面上激光光斑形状不同的特点,通过引入辅助激光束,分析了调焦CCD采集的激光光斑图像信息,进而根据光斑形状及半径等信息确定被测面对焦状态。针对实验中每隔相同离焦距离采集的一系列光斑图像,提出了相应的图像处理方案,以提取所需光斑半径信息,进而进行光斑半径与离焦量转换。实验结果表明,光斑半径与离焦量呈线性关系,最大线性范围灵敏度为2.342像素/μm,最高可实现0.43μm分辨率。     

用碘酸钾粉末倍频分析法测定激光光斑

为了测量不可见的激光光斑大小,文中在激光粉末倍频测试分析的实验方法的基础上,选取适合当前条件的CCD摄像法进行了实验。获取激光光斑的一维光强分布,并运用激光光斑的高斯拟合算法(最小二乘法)处理数据,同时也考虑了粉末对光斑的散射作用,并为此拟合出了经验公式。获得的结论是,运用粉末倍频法精确计算激光光斑的直径是可行的,该方法误差约为3.6%。     

激光喷丸用四轴机器人与脉冲激光器的联动方法

为实现对位置固定的、具有复杂形状表面的构件进行在线激光冲击强化,对四轴机器人和脉冲激光器等组成的激光喷丸系统的联动方法进行了研究。通过分析机器人与激光器之间所支持的通信方式、信号输出和接收方式,分析能够被设备识别的信号接收与发送的要求,提出采用RS232串口通信来实现激光喷丸系统的联动。根据四轴机器人对外进行交流的信号要求,设计出相应的信号转换电路、压降电路、单片机方波产生电路等,并编写出相应的IO接口开关控制程序和RS232串口异步通信程序,开发出相应的硬件电路和联接方法,实现了四轴机器人和脉冲激光器间的信号互动,达到了联动工作的效果。     

纯净靶激光等离子体力学特性的理论模拟

基于磁流体力学模型,对Xe、He、C、N、O、Ne、Al、Ar等元素在激光辐照下的等离子体力学特性进行了研究,并且以Al元素为例,研究了不同波长情况下的靶材烧蚀速度以及烧蚀压力的变化趋势.结果表明:在相同入射条件下,除Xe外,He、C、N、O、Ne、Al、Ar这几种元素的烧蚀压力比较接近,并且各元素的烧蚀速度的情况也大体相同,这样从增加火箭的有效载荷的角度考虑,采用大气驱动模式将是非常有利的.另外数值模拟结果还表明,随着入射光波长的增加,靶材的烧蚀速度、烧蚀压力单调下降并逐渐趋于平缓,尤其是当入射光波长小于某一个值时,这个变化非常迅速.因此,如果单纯从入射光波长角度考虑,波长越短将越有利于产生更大的推力.但短波长激光被大气散射严重,造成极大的能量损耗.因而在实际应用时,应该根据飞行器所处的不同飞行位置合理选择驱动光波长.     

飞行器仿真测试中合作目标投影光斑的跟踪识别

针对飞行器仿真测试中合作目标投影光斑的跟踪识别问题,提出了一种投影光斑跟踪识别新方法,该方法主要由预测、识别及修正3个阶段组成。预测阶段主要结合投影光斑运动特点对传统卡尔曼滤波进行改进,提高投影光斑的位置预测精度。识别阶段则根据投影光斑位置的预测值,分两种情况对光斑进行处理:如果下一时刻投影光斑在视场内,则根据相应的判别准则和匹配策略在下一时刻图像中快速搜索投影光斑的最优匹配光斑;如果下一时刻投影光斑在视场外,则根据测量系统相关信息,对视场外投影光斑在图像平面上的位置进行求解,并将求解结果加入相应的运动轨迹,实现对视场外投影光斑的跟踪识别。在完成投影光斑的跟踪识别后,根据跟踪识别结果对投影光斑相关参数进行修正。仿真实验和实际实验结果表明,本文方法能够有效跟踪识别飞行器仿真测试中合作目标的投影光斑,其最大跟踪识别误差不超过2.5pixel,即使跟踪识别过程中存在投影光斑进出视场的情况也不受影响。     

基于起重机配合使用的电子吊秤机械安全测试方法研究

本文结合与起重机配合使用的电子吊秤机械安全试验工作中存在的一些问题,分析了电子吊秤在不同的工况使用条件及不同的使用频度对电子吊秤疲劳的影响,提出了如何进一步做好电子吊秤的机械安全性能试验的建议,旨在能提高我国电子吊秤的产品质量,供同行参考。     

激光诱导荧光水质监测系统的研制

提出以Nd：YAG激光器的三倍频355nm波长激光为激发光源,以单个光电倍增管（PMT）为探测器,以水体污染监测为目的的激光诱导荧光系统的研制。采用光电倍增管高速双脉冲门控与单次脉冲触发数据采样相结合新技术,有效减少了户外环境下背景光的影响,提高了系统的测量精确度。试验结果表明,该系统能接收水体表面受激发射的荧光信号,探测到的荧光信号经信号处理后与水体受污染程度有良好的相关性。     

基于旁瓣光束衍射反演的强激光远场焦斑测量方法

针对大型激光装置使用纹影法无法实现旁瓣光束弱信号区域光强分布精确测量的问题,提出了基于旁瓣光束衍射反演的纹影法强激光远场焦斑测量方法.采用逆向推演间接测量的研究方法,沿光路传播逆方向推导,以旁瓣光束衍射光强图像和相位图像作为输入,通过计算获得未遮挡前旁瓣光束远场焦斑分布.相比传统基于纹影的远场焦斑测量方法,本文的主要改...     

测距仪在检测制丝线贮柜存料量中的应用

贮柜是制丝生产线上的物料存贮设备,及时准确地掌握其存料量对于合理安排生产、及时调整生产计划等具有重要作用,但是对于寻堆布料贮柜存料量的检测,一直以采是一个技术难题.分析了储柜物料检测定位的现状,介绍了激光对扫描测距的结构、原理及功能,提出了采用激光测距仪间接检测此类贮柜存料量的方法,并结合实际使用情况说明了三类激光测距...     

复杂电子装备测试技术的现状与发展

针对复杂电子装备及其测试需求,研究了目前广泛应用于复杂电子装备的测试技术,分析了多种测试技术的特点和不足。根据复杂电子装备及其测试特点和电子技术的发展方向,在未来的复杂电子装备测试领域,网络化、智能化、建模与仿真化和综合化的测试技术必将发挥越来越重要的作用并逐步发展为主流。对测试技术的现状和发展趋势的研究,目的就在于为当前测试设备的研究开发和生产设计提供有力地指导。