位置敏感探测器光斑脱靶误差补偿方法研究

为了提高位置敏感探测器(PSD)的位置检测范围,解决光斑在探测器光敏面脱靶时无法准确定位光斑的问题,提出一种光斑脱靶误差补偿方法,分析了脱靶前后PSD检测光斑能量重心变化规律,建立了PSD光强信号与位置检测误差间的函数关系。实验结果表明:当PSD光敏面尺寸为12mm×12mm时,对于半径为5mm的高斯光斑,通过所提出的光斑补偿方案补偿后PSD的X轴检测范围提高了66.7%,位置检测平均相对误差不超过5%,该方法对提高PSD位置检测性能具有重要的意义。     

基于圆拟合的非完整圆激光光斑中心检测算法

为了确定非均匀、非完整圆小孔激光光斑的精确中心,提出一种基于圆拟合的非完整圆小孔激光光斑中心检测新方法.该方法通过灰度形态学算法对激光光斑进行阈值分割,从水平和垂直两个方向检测粗略的激光光斑边缘,利用边界生长法消除比较短的圆弧和孤立的边缘点,通过反复迭代拟合获得最佳的圆轮廓并拟合出最终的标准圆.实验结果表明本方法精度明显优于传统的大型激光装置自动准直系统中的重心法,完全满足了该系统中对于非均匀、非完整圆小孔激光光斑中心求取的精度要求.     

激光与可见光系统光轴平行性检测

介绍了一种利用CCD器件测量激光测距系统与可见光系统光轴平行性的检测方法.通过精密调整CCD靶面中心与十字分划板中心的共轭关系,使两者同在光轴上,形成同一测量基准.测量时,被检仪器可见光系统视场中心时准十字分划板中心,激光测距机发出的激光束汇聚到CCD靶面上,通过测量激光光斑偏离靶面中心的量计算出光轴的平行性误差.简要介绍了激光光斑重心的算法,通过对光斑图像的预处理,提高重心的计算精度.最终通过实验验证了该方案的准确性,测量精度达到5".     

激光三角法高精度测量模型

为提高检测准确性,提出激光三角法高精度测量模型,由变阈值亚像素灰度重心提取算法和CCD倾角误差补偿模型两部分组成;光斑中心定位算法对激光检测准确度起关键作用,针对已有激光中心定位算法的缺陷,提出了变阈值亚像素灰度重心提取算法,通过梯度函数和高斯拟合算法设定阈值去除光斑边缘噪声区域对中心定位的影响,并利用多项式插值提高灰度重心法精度;同时为提高实际工业生产环境中的测量准确性,建立CCD倾角误差补偿模型;应用激光三角法高精度测量模型,以STM32F407为硬件核心建立系统,以锥螺纹为被测物进行实验;实验结果表明:该测量模型实现了对锥螺纹信息的准确采集,且精度明显高于传统的灰度重心法,可以将锥螺纹检测的误差控制在10 m内。     

采用三线位置敏感探测器定位模型分析光斑对定位精度的影响

在实际测量中,由于光斑具有一定尺寸和不对称性,在很大程度上影响了位置敏感探测器(PSD)的定位精度.根据激光光束高斯能连续分布的特征,建立了一种三线PSD定位模型,可以根据光斑的形状解算出该光斑特征状态下的定位误差.实验验证了该PSD定位模型的有效性.在激光三角测量法中采用该定位模型可以很好地补偿由于光斑自身不均匀性、传输过程中光斑尺寸变化以及激光与待测物体互作用产生的散斑所引入的定位误差,有效提高测量精度.实验中可以补偿的误差达到0.07 mm.     

四象限探测器基于高斯分布的激光光斑中心定位算法

为了提高四象限探测器在FPGA中实时激光光斑位置测量的精度,提出了一种基于高斯分布的光斑中心定位算法。首先,四象限探测器光敏面上分布的激光光斑采用高斯分布模型等效。结合探测器的工作原理,合理设置高斯积分区间,计算出呈高斯分布的光斑在探测器各象限内的光能量,从而对应各象限输出的光电流,得到包含光斑位置信息的正态分布关系式。再通过标准正态分布表查询快速求解出光斑中心位置,将算法在硬件上实时地实现。最后,分别对基于高斯分布的定位算法和基于圆模型的传统算法进行仿真与实验验证。结果表明,基于高斯分布的定位算法的测量精度相较于传统算法提高了43.8%。由此证明基于高斯分布的定位算法能有效提高激光光斑中心位置测量精度。     

采用CCD的空间光通信光斑位置提取重心算法的分析及实验

对采用CCD的空间光通信光斑位置提取重心算法进行了理论分析,对不同程度光束偏转的APT系统光斑位置定位及无空气扰动条件下背景光对光斑位置定位的影响进行了实验研究。     

光斑模式对PSD定位的研究

以多光束模拟实际光束中的多模式及能量分布不均的现象,建立了PSD定位与上述能量不均匀之间的关系,从而从理论和实验上均验证了PSD定位只取决于光斑能量重心.     

基于CCD和LabVIEW的激光光斑分析系统

建立了基于CCD和LahVIEW的光斑分析系统,以实时监测激光应用系统中光斑的状态.对通用图像采集卡的驱动程序进行配置以便在LabVIEW中调用.对采集到的原始图像用邻域平均法进行抑噪预处理,再用加权灰度重心法计算光斑的中心位置,用检测边缘的方法计算光斑尺寸.基于LabVIEW开发了具有独立界面的采集分析软件.     

玻璃测厚系统中激光双光斑中心定位方法

双激光光斑中心定位是利用半导体激光和CCD组成的玻璃厚度测量系统中的重要步骤。双光斑中心测量中由于光斑之间相互干扰,易导致光斑分布不均匀和杂散斑干扰严重等问题。传统的定位算法应用在玻璃测厚系统中均存在精度较低、抗干扰能力差等缺点。提出一种基于高斯拟合法的改进算法。首先采用二维零均值高斯函数进行平滑滤波;然后利用高斯拟合法对光斑进行拟合,以获得表征光斑理想光强分布的高斯函数;最后根据理想光强分布将杂散斑滤除后再进行高斯拟合求得光斑中心坐标。仿真实验结果表明此方法可以提高中心定位的精确度和抗干扰能力,使定位误差小于0.1个像素。     

基于光点修复的脉冲偏转方式应用研究

脉冲偏转是一种不同于扫描偏转和直流偏转的偏转方式.它不但在光点测量时使彩色CRT偏转线圈处于脉冲静态偏转状态,而且能在PC控制下使荫罩下的光点微移动,从而将残缺光点修复成完整的原始光点.光点修复是一个高速数据采集与图像处理的过程,其重要的方式就是应用"拼接法"将采集的多帧残缺光点图像实时地修复成原始光点图像,以便进行光点尺寸计算和光点质量分析.     

微蜂窝系统在GSM网络中的应用研究

随着用户数量的迅猛增加和出于成本的考虑 ,在GSM网络中出现一些即使用增加宏蜂窝的方法也不能有效解决的话务热点和射频盲点地域。本文探讨了微蜂窝系统解决这个问题的优越性及其实施策略     

探测器阵列靶的激光光斑图像复原方法研究

为了准确地测量激光远场光斑参数,使得阵列探测法的研究逐渐成为热点。而阵列式靶板仪靶面探测器受空间物理限制和研发成本等因素影响均不能均匀紧密的排布,这将造成采样光斑失真。利用已知采样点参数对光斑图像实现高精度复原是利用阵列探测法测量光斑参数必须要解决的问题。因此,提出采用改进型的双三次插值算法对光斑图像进行复原。仿真分析并对比改进型双三次插值算法和其他插值算法,结果表明:运用改进型插值算法计算得到光斑总能量误差为1.7 %,光斑质心坐标偏移量在x轴方向和y轴方向较最邻近插值算法和双线性插值算法相比均能降低7.8 %和3.3 %,处理时间较双三次插值算法至少缩短35 %。该研究为提高阵列探测法测量远场光斑参数精度积累了一定的理论基础和实验数据。     

刀口特性对光斑测量的影响

本文从理论上分析了刀口的几何特性与物理特性对微小光斑测量的影响。     

基于FPGA的光纤光斑中心定位算法研究

为了解决传统数字图像处理算法中数据运算量大、复杂度高、耗时长的问题,提出一种基于可编程门阵列（FPGA）光纤光斑中心定位的方法。采用数字信号处理系统,利用开发工具（DSP builder）,设计了光斑图像预处理算法和边缘检测算法,用最小二乘法拟合光斑边界,采用流水线设计,增强了数据处理的并行能力,提高了处理速度。在Cyclone V平台上进行理论分析和实验验证,取得了光斑图像边界、中心坐标数据。结果表明,在保证对光斑中心定位的绝对误差小于0.1pixel的条件下,使用FPGA比计算机运算速度能提高21倍以上。该研究能够在FPGA平台上快速准确定位光斑中心。     

复合式激光远场光斑分布定量测量技术研究

激光远场光斑分布测量是研究高功率激光大气传输效应的有效方法,同时也是评估强激光武器作战效能的重要手段。设计了一种基于摄像和阵列探测相结合的复合测量方法,实现了强激光远场光斑时空分布的定量测量。该系统可用于波长为(1064±10)nm、功率密度动态范围为2～5000 W/cm2激光的远场光斑分布测量。     

铝合金薄板点焊工艺研究

对利用改进的小型储能式点焊机对进口铝合金材料AMr-3M(0.5 mm)和国产铝合金材料3A21和2A12(0.8mm以下)的点焊工艺进行深入系统地试验和研究,确定了焊接工艺参数,掌握了焊接过程的控制方法.提出了多种工艺验证手段.结果表明,利用小型储能式点焊机,代替大型直流点焊机进行铝合金薄板焊接的工艺过程合理可行,设备经济实用.     

基于固定中继的盲区覆盖的研究

如何减小蜂窝小区的盲区覆盖一直是多跳蜂窝网络研究的热点问题。这里提出了一种新的在传统蜂窝小区中划分扇区并加入固定中继的系统模型。该系统模型通过数学模型解析了节点移动到盲区边缘或未完全进入盲区时的距离,并通过算法描述了盲区附近节点需要选择跳板节点的条件以及通过跳板节点连接到固定中继后再同基站通信的过程。该方法设计降低了掉话率,维持了正常通信,仿真证明了该方法的可行性。     

基于红外技术的后视镜盲区提示系统设计

作为驾驶员获取外部信息最直接的工具--汽车后视镜只能为提供车后约52°的视野,其他大片(约128°)车后区则成为盲区,成为一大交通隐患。为了解决后视镜盲区带来的问题,提出了一种基于红外技术的后视镜盲区提示系统,其成本较低、不易受电磁干扰影响且探测距离可随车速自适应变化。     

CCD组件靶面脏斑成因分析及解决方法

通过三项试验,找到了CCD摄像机组件靶面脏斑形成的原因。潮湿的自然环境、温度变化和运输振动三个因素促成CCD组件机壳内的水汽吸附灰尘,凝聚到芯片靶面上形成脏斑。提出了解决脏斑问题的具体方法。通过在CCD组件的装配、包装过程中采取针对性措施来保证密封性能,这样就能在存储和运输过程中避开空气中的灰尘、水汽等脏斑源,靶面上就不会因受潮而产生脏斑。采取这些措施后,在后续产品中脏斑问题得到了彻底解决。