基于微透镜阵列的三维数字成像

基于微透镜阵列多视角成像特点, 利用几何光学原理,提出一种对物体进行三维数字成像的重构算法.利用这种算法,对CCD相机捕获到的基元图像阵列进行重构.与传统的利用光学系统对物体进行重构的方法相比,该算法不再受到重构过程中遇到的杂光以及衍射效应等因素的影响,具有实时性好、清晰度高的优点.搭建了基于微透镜阵列的三维数字成像系统实验平台,利用此算法对实验中获得的骰子基元图像阵列进行重构,成功地重构出原始物体的三维立体图像,在理论上和实验上证明了这种重构算法的有效性和可行性,并对实验中影响成像质量的因素进行了分析.     

折射微透镜及其阵列加工技术

介绍折射微透镜及其阵列的几种最新加工技术。     

紫外成像器件中衍射微透镜阵列设计与研制

为了提高紫外成像器件的填充因子,解决凝视型高性能紫外成像器件的核心技术问题,根据标量衍射理论设计了用于128×128日盲型紫外成像器件的微透镜阵列,其工作中心波长为350nm,单元透镜F数为3.56。采用组合多层镀膜与剥离的工艺方法制备衍射微透镜阵列,对具体的工艺流程和制备误差进行了分析,测量了衍射微透镜阵列的光学性能。实验结果表明:衍射微透镜阵列的衍射效率为86%,与理论值95%有偏差,制备误差主要来自对准误差和线宽误差。紫外衍射微透镜阵列的整体性能满足了微透镜阵列与紫外成像阵列的单片集成要求。     

氩离子束蚀刻加工的柱体微透镜阵列

理论研究表明，氩离子束蚀刻加工柱体非球面微透镜阵列，柱体球面微透镜阵列和微棱镜阵列具有巨大潜力。实验结果证明，硅（Si）基片上表面轮廓为球面和椭圆面柱体微透镜阵列，表面质量好，均匀一致性佳。给出各种基片材料例如ZrO2，InP，SiO2（石英玻璃）和Si以及相对高温固结光致抗蚀剂（BP212）掩模材料的Ar离子能量和Ar离子束蚀刻速率之间的关系曲线。可以认为，这种技术可用来加工大面积不同表面轮廓柱体微透镜阵列和微核镜阵列。     

基于相机阵列的三维集成成像记录系统

基于三维集成成像理论以及相机阵列和显示透镜阵列之间的对应关系,利用几何成像理论和光线追踪方法对不匹配全光学集成成像记录系统进行了理论分析,得到了主要记录参数(记录距离和相机间隔)和集成成像显示特性之间的关系。提出了一种非匹配系统中相机阵列记录系统参数的设计方法,并设计了相机阵列记录系统。计算得到了系统的关键参数为记录距离49.6cm,相机间隔25mm。对提出的方法进行了实验验证,结果表明,提出的相机阵列光学记录系统能够完整记录场景的三维信息,三维显示特性基本达到了设计指标,相机阵列的主要记录参数与集成成像三维显示特性的关系符合理论分析,验证了提出方法及系统设计的可行性。提出的系统可为不匹配全光学集成成像系统显示提供大场景、高分辨率微图像阵列。     

基于相机阵列获取元素图像的集成成像抗串扰参数设计

为了得到理想的抗串扰三维图像,研究了用相机阵列记录三维场景时,如何排列所获取的元素图像并使其与重构的微透镜阵列匹配的问题.通过分析集成成像原理,讨论了元素图像间距、微透镜阵列间距、焦距等几个重要参数之间的关系,证明了对于固定的微透镜阵列,元素图像间距是场景重构时的重要因素,并结合分析给出了最佳设计参数.系统分析了元素图...     

折射型微透镜阵列焦距的测量方法

针对全空间折射型微透镜列阵,从理论和实验上重点探讨了对其焦距的确定,结果表明,所述方法简捷实用,不仅获得了较满意的结果,而且也保证了测量精度。     

用于复制柱面微透镜阵列的铸塑工艺

在光刻热熔成型以及电铸复制得到的柱面微透镜阵列镍模板基础上，采用铸塑工艺得到了高质量的PMMA柱面微透镜阵列。本文介绍了静态铸塑的模具设计、工艺过程、参数控制及测试分析。对柱面微透镜阵列的表面形貌分析表明，铸塑复制的面形误差小于0.5μm．     

基于小发散角的投影式集成成像三维显示再现深度的拓展

针对集成成像裸眼三维显示技术受三维再现像再现深度的限制而无法实现大规模应用的问题,提出了一种基于小发散角的投影式集成成像三维再现深度的拓展方法.该方法利用投影式集成成像显示系统和一个辅助透镜来控制元素图像阵列中各像素点的发散角度,利用小发散角度实现了再现深度的拓展.与传统的多中心平面拓展技术相比,该方法具有系统结果简单,扩展效率高,对显示器件要求较低的优点.光学实验结果显示,当元素图像阵列中各像素点的发散角为1.79°时,集成成像三维再现深度是原来的6.4倍,比传统的多中心平面扩展技术实现的4倍再现深度提升了60％,为提高集成成像三维再现像的品质提供了一种有效的解决方法.     

一种新型高灵敏度三维成像系统电路设计

随着激光雷达成像探测技术的发展,人们对微弱信号的探测及目标三维成像需求越来越迫切。为满足在微弱光条件下目标三维成像的需求,本文提出了一种基于SPMArray4阵列光电探测器的新型高灵敏度三维成像探测系统,设计了目标微弱回波信号读出电路,并重点对系统接收电路测距模块作了设计,有效增加了测距精度,为后续信号处理和三维成像提供了条件。     

基于线结构光单平面标定的 3D 成像方法研究

针对现有线结构光3D成像系统标定步骤繁琐、标定鲁棒性低等问题,本文提出了基于线结构光单平面标定的3D成像方法,实现高精度、高鲁棒性的3D成像。该3D成像方法通过构建结构光平面到成像面的单平面映射模型简化了三维空间的标定步骤,提高了系统的鲁棒性。该模型基于棋盘格图像内角点坐标作为线结构光平面标定计算控制点,提高了标定控制点个数和降低了标定的偶然误差;该模型无需进行成像系统内外参矩阵估计,精简了标定中间步骤;该模型无需计算线结构光图像光条中心点,避免了图像算法误差对标定结果的影响。实验结果表明,该3D成像方法标定步骤简单,标定控制点多、鲁棒性高,标定平均距离残差0.158 mm,单点的重复性测量精度优于±1μm。     

三维数字化设计和仿真技术在机械基础课教学中的应用与实践

为了进一步提高机械基础课教学质量,培养出能满足现代制造业需求的人才,文中首先对机械基础课教学中存在的不足和工程现场实际情况进行了分析,提出将三维数字化设计和仿真技术应用到机械基础课教学中的解决办法,通过对三维数字化设计和仿真技术的应用特点及对课程教学的作用进行阐述,给出应用三维数字化设计和仿真技术辅助机械基础课教学的实现途径。经实践调查证明,课程改革取得了很好的效果。     

云制造环境下产品研发项目进度管理技术改进研究

针对云制造环境下复杂新产品开发项目的特点,提出了将过程管理技术应用于项目进度管理,即基于过程结构化分析和优化来控制项目的进度和成本,此技术将变传统的职能型项目进度管理为面向过程的进度管理,系统化地统一研发过程的合理设计技术和实用的、良好而成熟的项目管理方法,为云制造环境下复杂新产品研发项目提供一项更有效的进度管理技术。     

2021年度机械设计与制造学科国家自然科学基金管理工作综述

绍了2021年度国家自然科学基金委员会工程与材料科学部机械设计与制造学科（工程科学二处）科学基金项目的申请、评审和资助情况以及科学基金项目的进展与结题情况,阐述了学科在落实科学基金改革任务、开展学术交流与研讨、加强人才培养和推进重大研究计划评估等方面的具体举措,展望了2022年的主要工作。