用时间比例放大技术提高脉冲激光测距的精度

介绍了利用时间比例放大技术以低成本把脉冲激光测距精度提高到±1 m的方法.利用时间比例放大法可以把激光脉冲往返于测程之间的时间按比例放大1 000倍,放大后的结果用于计算被测距离.这种方法把测距系统的计时精度从纳秒级降低到微秒级,从而降低了对系统时钟分辨率的要求.采用时间比例放大技术可以有效地提高激光脉冲测距的精度,而且使测距系统成本低,工艺简单.     

光斑对激光点位精度的影响的探讨

三维激光扫描中受激光光斑的影响较大,所以需要分析光斑对激光点位精度造成的影响。本文给出了光斑中点位的误差分布特点,将光斑对光斑的影响投影到不同坐标轴上,从而得到光斑引起的不同方向的中误差,根据不同方向的中误差便可确定基于光斑影响的点位中误差,从而实现光斑对激光点位误差影响的分析。     

激光光斑中心位置计算方法的研究

在某些测量过程中,当激光经过光学系统成像时,因像差影响,而使光斑发生变形,在计算激光光斑中心位置时,计算结果会产生偏差.为解决这个问题,本文通过对经由光学系统射出的激光光斑的图像进行分析,利用Zernike系数与传统的Seidel像差系数建立联系,并基于对彗差的计算,进而校正计算光斑的中心位置,以期达到较高的测量精度.     

嵌入式照射激光光斑实时采集系统研究

在激光制导系统中,照射激光光斑命中率精度是激光照射器重要工作性能之一.在光斑图像的采集方面,可为激光照射器照射光斑性能进行定量测量提供有效的技术手段,为激光制导武器性能改进和优化提供技术支撑.为了获取光斑图像,采用短波红外相机、激光回波探测装置和嵌入式系统,实现对经过编码的变频激光脉冲光斑图像的实时采集.为了保证光斑的精确采集,制导武器发射的激光脉冲组的时间间隔一般都是固定的,很可能被敌方截获破解.采用回波探测器实时检测激光光斑信号,这样就可以不定时发射脉冲组激光,很好地解决了这一问题.除此之外对接口进行了设计,可以直接对短波红外相机进行一些简单控制而不需要图像采集卡,使得系统更加便携、小型化.     

激光光斑图像增强与二值化

提出了一种基于数字图像二阶方向导数的激光光斑图像增强方法，通过局部光环方向角及二阶方向导数的计算来对光环进行检测，并进行二值化处理．在像素亮度二阶方向导数计算的近似上使用了小平面模型，并对邻域的大小做了定性的描述，以提高近似精度．最后用实际激光光斑图像对提出的方法进行验证表明：无论精度和稳定性都达到设计要求．     

一种用FPGA提高激光测距精度的改进方法

为了提高脉冲激光测距系统的测距精度,文中提出了一种应用FPGA技术对脉冲激光测距系统的改进方法．在研究传统的激光测距技术的基础上,采用FPGA作为系统主控芯片,通过DCM倍频技术对系统时钟频率进行管理,控制激光发射器的脉冲发射频率,对激光探测器接收到的回波信号进行峰值检测处理．分析了时间间隔测量误差、激光脉冲宽度与A／D转换速率等影响测距精度的因素．实验结果表明改进后的激光测距系统,在FPGA全局时钟频率为300MHz,测量距离为100m时,测距精度能够达到0．8m．     

基于视觉的远场激光光束质量的检测方法

介绍了一种远场激光光束质量的检测方法,可检测远场激光的光斑位置、光斑大小和光强分布。漫反射特性的靶板在远场接收激光,采用视觉系统以一定角度拍摄靶板图像,采用VC++编制软件对图像进行处理,得出检测参数。给出了系统的组成和图像处理算法,并进行了检测精度测试,光斑位置测量误差小于2 mm。实验结果表明,视觉系统不需要标定,测量方便,可在野外现场检测。     

飞行器姿态参数的光学测量方法及其精度的蒙特卡罗模拟

提出了一种基于光学测量的屏幕光斑成像法的数学模型,用于测量飞行器目标三维姿态参数。首先,用激光跟踪仪对实验场地内的多方位高速摄像机和固定屏幕进行全局标定,并建立各坐标系间的转换关系,然后,通过安装在飞行器表面的激光器合作目标向屏幕上投射激光光斑,利用高速相机拍摄屏幕上随飞行器姿态变化而变化的光斑位置,并对得到的光斑序列图像进行分析以确定飞行器的姿态。通过蒙特卡罗模拟仿真,本文分析了该方法的误差因素并对其精度进行了评估。仿真数据表明,各姿态参数的测量误差基本服从正态分布,在一定转动范围内,其误差值不超过3′。     

基于双目视觉的激光位移传感器标定方法

为了提高激光位移传感器在工业机器人末端坐标系下的标定精度,提出基于双目视觉的激光位移传感器标定方法. 该方法通过双目视觉技术重建激光光束投影在平面上的光斑位置,利用手眼标定参数将光斑位置转换至机器人末端坐标系,同时利用最小二乘方法将光斑拟合成光束直线,获得机器人末端坐标系下的传感器光束方向及零点位置以完成标定. 该方法可同时标定机器人末端上的多个激光位移传感器,无须采用有精度要求的辅助工件标定,具备精度高,鲁棒性强优势. 基于标准球的精度评价实验结果显示,在3倍标准差范围内该方法标定后的激光位移传感器测量精度范围为0.038 6±0.025 8 mm,满足机器人加工要求.     

空中平台对空间目标的高精度激光测距公式

鉴于传统脉冲激光测距校正缺乏空中平台对空间目标测距的问题,通过对激光传输大气信道的微观建模,结合经典大气分层模型,推导了一种高精度的空中平台对空间目标激光脉冲测距校正公式.仿真结果表明,当测距仰角大于30°时,该校正公式的精度可以达到亚毫米量级.     

多管火箭炮平行性测量系统设计

采用光学准直法和计算机数据处理技术来检测多管火炮平行性的光电设备代替传统的机械式测量仪,实现了对火炮膛线尺寸的自动检测.并简述了这种检测设备的工作原理与精度分析.     

一种单体制激光近炸引信光学系统设计及分析

针对某武器激光近炸引信的原设计方案在定距精度方面的不足，提出一种单体制主动式激光近炸引信的设计方案，使引信更加有效地精确定距．该近炸引信采用了几何光学原理设计而完成弹目炸距的精确探测．本文对该引信光学系统的总体设计、光路设计、安装及视场角设计、探测区域以及定距精度误差等进行了研究分析，使该引信在技术指标上满足了导弹的各种性能指标要求．     

中波红外发射系统光机结构设计与主镜的分析和检测

激光准直扩束系统被广泛应用在光通信、光测量等领域,可实现对出射激光准直和扩束,减小激光发散角,增强远场激光辐射强度。根据设计要求和光学系统特点,设计了口径为290mm的卡塞格林式中波红外发射系统,设计了主、次镜装调结构,并完成主镜支撑结构、次镜支撑结构、透射目镜支撑结构及其他部分的结构设计。用ANSYS Workbench对主镜支撑结构进行分析。主镜面形精度采用ZYGO干涉仪进行波像差检测,得到RMS为0.047λ(λ=4.7μm)。结果表明,设计的中波红外发射系统满足准直扩束系统对像质的要求,可实现出射激光的准直和扩束,且结构简单,易于加工装调,具有较高实际应用价值。     

激光外差探测系统光学参量的确定

激光外差探测是一种高灵敏度的探测技术,在测距、测速、制导、跟踪等领域有着广泛的应用,光学系统在外差探测系统中占有很重要的位置;光学系统性能参量选择是否合理,直接影响系统探测目标的能力,着重介绍了在收发合置式激光外差探测系统中,如何确定光学系统的参数,使成像的衍射斑与探测器尺寸匹配,并符合天线定理给出的条件,满足探测器混频的要求,给出了各主要参数之间的关系式及计算实例。     

平面镜反射式激光光幕靶测试技术研究

为解决分体式光幕靶结构易变形、靶面较小的不足,提出一种将发射和接收集成在一起的收发一体化激光光幕靶.采用线结构光半导体激光器作为发射光源,高反射率前表面反射镜作为反射装置,线性阵列红外光电二极管接收,构建了一种大靶面激光光幕靶.对有效光幕区内的光功率密度的分布进行了分析,在330 mm×400 mm靶面的原理样机上对气枪弹九穿过有效靶面波形进行了测试,给出了试验气枪弹丸过靶信号波形数据.平面反射式激光光幕靶原理正确可行,利用所提出的一体化光幕靶结构,选用适配激光光源可实现10 m×10 m面积的大区域光幕靶,满足光幕靶应用于常规弹丸测试要求.     

激光主动侦察作用距离评估

激光主动侦寨的基本原理是基于光学系统存在的“猫眼”效应．讨论了光学系统对入射激光的后向反射特性，推导了对于存在“猫眼”效应的镜头目标的激光测距方程，探讨了地面漫反射大目标和天空漫反射小日标背景下激光主动侦寨作用距离的制约因素，并通过实验分析验证了这一结论的正确性．     

一种内径尺寸光电非接触测量方法

基于光三角测量原理,提出了一种内径尺寸的非接触测量方法。对单光三角测量原理进行了分析,给出了相应的内径尺寸计算公式,并建立了解决单光三角法光探头偏心的数学模型。应用单光三角测量原理,结合半导体激光准直技术、现代传感技术、伺服控制技术和计算机技术研制了一种非接触式内径尺寸测量系统。论述了系统的组成和总体结构,并通过实验对系统的测量精度进行了验证。结果表明:测量系统分辨率可达0.01 mm,测量极限误差不大于0.03 mm,该测量方法是可行的。     

车载平台变形的激光自准直测量方法研究

以自准直原理为基础,提出了测量车载平台的变形的激光自准直非接触测量方法,分析了测量系统的工作原理,并根据该原理设计了一套非接触测量系统,采用该系统测量车载平台的变形,利用视频判读系统对CCD图像进行处理和判读,得出的脱靶量数据,进行计算得出车载平台变形量。采用最小二乘法和正交多项式等方法对数据进行处理,拟合出车栽平台变形量与经纬仪速度和加速度的关系曲线,建立了车载平台变形量与经纬仪加速度关系的数学模型,为进一步研究如何进行反馈补偿,提高经纬仪的跟踪精度和使用精度打下理论基础。     

激光热度仪光学系统设计

激光测温具有测量精度高、响应速度快、非接触、远距离测量的特点,在工农业生产、科学实验等领域得到了广泛应用。本文设计了一种三通道激光测温光学系统,系统由激光指示、红外接收和成像光学系统三部分组成,光学转像系统采用三通道斜方棱镜系统具有结构紧凑、重量轻、体积小等优点。光学系统参数为：成像系统入瞳直径D=16mm,焦距f’=35mm,视场角2ω=3°;三通道斜方棱镜转像系统长90ram,宽30mm;激光器工作波段532nm。     

磁头飞行姿态测试仪原理和应用

磁头飞行姿态测试仪根据激光多卜勒测速原理,采用四光束、双焦点的光路系统和相位解调系统,实现了高分辨率与大量程测量,达到了国际先进水平。