圆锥外螺纹的线阵CCD非接触检测方法

为了提高圆锥外螺纹尺寸检测的精度并实现自动化测量,提出了基于线阵CCD的非接触测量方法.建立了包括计算机运动控制、图像数据自动采集和尺寸计算的测量系统,该系统通过控制高精度的线阵CCD扫描外圆锥螺纹在平行光场中的投影来获取螺纹图像.针对正投影时螺旋线对螺纹牙的投影产生局部遮挡的现象,通过调整螺纹轴线与光轴的角度消除遮挡,获取完整的螺纹牙投影.1维CCD图像信号经过中值滤波处理后进行一阶差分提取螺纹牙的轮廓点.对螺纹轮廓分段拟合并以亚像素级的轮廓推导出螺纹尺寸的计算公式.实验表明,该系统可以完成各项螺纹参数测量,精度高于5μm,重复性好,易于实现自动化测量.     

光学瞄具三轴一致性检测系统研究

针对光学瞄具三轴一致性参数对其性能产生的影响,设计一套采用离轴抛物镜、两块分光镜及高精度CCD相机等关键技术,实现光学瞄具白光瞄准轴、红外瞄准轴、激光发射轴三轴一致性检测的系统。分析系统成像光路,建立了三轴一致性的数学计算模型,对检测方法中误差因素进行测量、分析,最后采用精度为0.5″的自准直经纬仪对检测系统进行标定,实验结果表明,检测系统测量误差〈3″。     

双坐标激光位置测量系统的研制

介绍了一套为亚微米级超精密金刚石车床在线测量而研制的双坐标频激光干涉位置测量系统。在此测量系统中以双频激光干涉测量仪作为测长仪器。本测量系统中还包含了数据采集系统、快速数据通讯系统和空气参数误差补偿系统,为提高该激光测量系统的精度还采用了激光的稳频措施,由于该测量系统具有很高的测量精度和较高的测量频响,它完全能满足所研制的亚微米级超微密金刚石在线位置测量的要求。     

枪用光学瞄具分划倾斜测试系统研究

针对枪用光学瞄具分划倾斜的测试要求,在结合分析了传统主观测试方法之后,提出一种利用CCD摄像技术、数字图像处理技术等实现对光学瞄具分划倾斜的高精度自动测量方法.该方法可消除传统主观测量方法的误差,使测量结果更具客现性.     

坦克瞄准精度测量系统设计与精度分析

针对坦克火控系统的瞄准精度的检校需求,设计了一套坦克瞄准线与坦克火炮轴线之间平行度误差的测量装置~[1]。采用准直激光光束模拟坦克瞄准线和火炮轴线,利用CCD摄像系统结合MATLAB图像处理技术对靶面图像进行采集,进而对激光光斑质心进行提取。根据两次测量所得到的质心位置坐标间距之差,计算出两轴线在水平方向和铅垂方向上的位置偏移量,实现对坦克火控系统瞄准误差的检测。结果表明,该系统的测量精度小于0.07mil,满足实际检测的需要。     

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。     

Design of the Rotation Angle Measurement System for the Atmospheric Dispersion Corrector (ADC)

In order to measure the rotation angle error of the worm and gear mechanisms in the atmospheric dispersion corrector( ADC),a novel measurement system based on the autocollimator is designed in this paper.Based on the position relations between the shaft and spot converged by rays of autocollimator,the rotation angle can be calculated quickly and conveniently using a brief algorithm. An optical wedge is introduced to the measurement system for suppressing the awful measuring error caused by the axial wobbly error. The measurement system can measure the shaft rotation angle at any rotation position,which is the novel usage of the two-dimensional autocollimator. Its optical layout is very simple. Only an optical wedge and two plane mirrors are needed besides the autocollimator. The measurement accuracy of the proposed method is less than±0.5 arcmin. In the measurement of two worms and gears mechanisms in ADC,the rotation angle error are±0.05° and ±0.07° respectively,which all satisfies the design demand( ±0.1°). The proposed measurement system can be also suits for some engineering fields.     

Analytical Solution for an Elastic Sphere Indenting a Layered Half-Space

基于大气色散校正器的转角测量系统设计

李文杰^1,2,穆全全^1*,王少鑫¹,杨程亮¹,王海萍¹,曹召良¹,宣丽¹

(1. 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,应用光学国家重点实验室,长春 130033; 2.中国科学院大学,北京 100049)

创新点说明：

基于自准直仪,利用光楔设计一种转角测量系统,不仅可以实现转角的整周测量,而且结构简单,并能抑制轴系倾角回转误差对测量结果的影响,可广泛应用于其他的工程领域。

研究目的：

本文提出一种新的转角测量方法,该方法能抑制轴系倾角回转误差对测量结果的影响。

研究方法：

利用光楔和反射镜的组合设计了新的转角测量方法,可实现转角的整周测量。文中首先通过理论分析原始方法的缺点,在此基础上提出利用光楔代替传统方法中的反射镜,实现光线的偏折,可抑制轴系倾角回转误差对转角测量的影响。并对传统方法和本文所提新方法进行对比试验,验证所提新方法的优越性。

结果：

传统方法和新方法获得的转角测量误差分别为±1.5°和±0.05°,而且本文新方法中测量点的分布更加的随机。利用设计的方法测量两对蜗轮蜗杆机构的转角误差分别为±0.05°和±0.07°,均满足设计要求（±0.1°）。

结论：

本文基于自准直仪,设计了一种转角测量系统,利用光楔代替反射镜,实现对出射光线的偏折,可抑制轴系倾角回转误差对测量结果的影响。该系统不仅结构简单,还能实现转角的整周测量,大大扩展了自准直仪的应用范围。

关键词：光学测量;转角;自准直仪;轴系倾角回转误差;光楔

     

四光幕精度靶结构参数的反求及仿真

针对工程中四光幕精度靶结构参数的精确测量问题,提出了一种结构参数的辨识方法．利用实弹射击后的纸靶坐标和弹丸穿过光幕阵列的时间序列反求所要测量的结构参数．文中结合四光幕精度靶的工程设计,在理想四光幕精度靶模型的基础上,建立了实际工程中的四光幕精度靶的数学模型．对所提的辨识方法进行了详细推导和仿真,仿真结果表明通过该方法反求的结构参数相对误差小于0．02％．由该参数引入的坐标测量误差小于0．2mm,可满足四光幕精度靶的立靶密集度参数测量精度．     

一种基于CCD的视度视差测试新系统

传统的视度视差测量装置都采用平行光管视差仪或者视度筒进行测量,人为主观因素对测量结果影响较大。本文设计了一种基于CCD成像的短焦摄像系统,测量器件采用高分辨率CCD,经过图像处理后由计算机给出测量结果,消除了人为主观因素影响,视度测量精度达到0.05屈光度,给出了视度视差计算公式,并对系统进行了误差分析。     

摄像机主动位姿协同的人脸正视图像获取方法

为了主动调整摄像机的位置姿态以在物方空间降低由人脸旋转带来的影响,提出人脸-摄像机主动位姿协同方法. 利用工业摄像机与同步带类运动控制器搭建位姿协同环境,根据单像空间后方交会方法求解运动人脸姿态角和相对位置,计算人脸、摄像机和运动控制器各坐标系之间的映射关系,摄像机运动由相邻采样时刻摄像机相对位置和人脸姿态角计算得出的摄像机协同位姿控制,主动、实时地获取人脸正视图像. 实验表明,运动轴上的摄像机点位误差小于10 mm,取得的人脸正视图像提高了人脸纠正的精准度与鲁棒性.     

一种旋转轴系径向跳动精度的检测装置

为了检测旋转轴系径向跳动的精度,研制了一种旋转轴系径向跳动精度的检测装置。该装置以与主轴同轴安装的主光栅为基准,通过指示光栅与主光栅同轴安装,对径放置两接收系统接收到两光电信号,利用相位计测出两信号的相位差,把旋转轴系的径向跳动量转换为两光电信号的相位差,经过换算,给出旋转轴系的径向跳动精度。分析了影响检测结果的因素,该装置已成功应用在旋转轴系的精度检测中,装置的测量误差不大于0.2μm。检测结果表明该装置具有结构简单,装调方便,测量精度高等特点。     

Conceptual rotational mode design for optical conical scanning imaging small satellites

This paper focuses upon the novel optical conical scanning imaging working mode design for small satellites. This kind of satellite employs only one inclined optical camera achieving wide-swath imaging via a rotational motion about the nadir axis either by the camera or by the satellite. Three working modes are designed, i.e., high-speed rotational mode, low-speed rotational mode,and variable-speed rotational mode. For the high-speed and low-speed working modes, the camera rotates at a constant speed and the corresponding angular velocity is derived under the consideration of guaranteed coverage and minimized overlap. To improve the system performance, an enhanced working mode taking advantages of both the high-speed rotational mode and lowspeed rotational mode is proposed. Working in this variable-speed rotational mode, the camera rotates slowly to get high-quality pictures when it works, while it rotates rapidly to reduce the energy consumption and save the storage during which period the camera is turned off to minimize the overlap. All these working modes are illustrated in detail, and numerical simulation tests are conducted to validate their effectiveness.     

光通信中激光发散小角度远场焦斑测量法

根据激光发散角经准直后的微小角度的测量理论,提出了采用远场焦斑和CCD进行快速准确的测量方法,最后实际测出了激光准直后的远场发散角。实验证明:采用该方法可以达到空间光通信的激光发散小角度微弧度量级的要求,并且所带来的误差小于国际标准组织规定的最大值。     

改进型双频相关的整周模糊度单历元解算算法

双频相关法根据双频载波相位测量值之间的相关特性,通过构造模糊度误差带实现了对整周模糊度的快速解算．但由于该算法需要提前设定伪距测量精度,易导致模糊度真值漏搜或者误差带筛选效率下降．基于此,提出了一种改进算法：首先利用基线长度与观测向量信息构造双差几何相关模型,从而定量解算整周模糊度搜索范围;随后分析了模糊度搜索空间稀疏性与载波相位波长、误差带带长、误差带带宽之间的相互关系;最后采用宽巷整周模糊度作为误差带坐标系的横轴,以进一步增强搜索空间稀疏性．多次试验结果表明,在单历元情形下,改进算法的单维模糊度平均筛选效率提高85.71%,平均解算耗时缩短至原先的0.46%,成功率由95.28%提高至99.78%,有效地提高了模糊度解算的快速性与可靠性．     

单纵模被动调Q脉冲激光频率稳定性研究

采用脉冲波形观察、干涉条纹成像和角度光强扫描3种方法相结合,设计并建立了进行单纵模(SLM)被动调Q脉冲激光频率稳定性测量的实验装置,同步获得光滑的脉冲波形、面阵CCD上的多光束干涉图像和角度扫描F-P标准具的激光透射强度曲线,通过比对分析实验结果表明,该脉冲激光的长期频率稳定性为10-7量级。     

用水平仪测试倾角回转误差的数据处理

针对用水平仪测试竖直轴系倾角回转误差的数据处理方法存在的缺陷,在竖直轴系上建立一系列坐标系,推导水平仪坐标系相对于基准坐标系的姿态关系,阐述用水平仪测试倾角回转误差的原理.对数据进行傅里叶分析后,准确地分离出了回转轴线对水平面的垂直度误差,扣除这个垂直度误差之后,处理出的回转误差中保留了部分一次谐波误差和全部二次谐波误差.通过一组实测的数据证明了本文的数据处理方法比传统方法更为合理.     

基于LabVIEW的热电材料电阻率测量系统

为了克服热电材料电阻率测量精度低的问题,以LabVIEW为软件平台,设计并制备数据采集及控制电路,构建了热电材料电阻率测量系统.测量系统具有测量精度高、电阻率测量范围大、界面友好、显示信息丰富等特点,实现了手动测量与自动测量,并具有可控频率的电流自动换向功能,有利于提高测量精度.经实验验证,测量系统的相对误差在-0.25%~+0.25%内,对于热电材料的测量这是一个有价值的测量系统.     

VC4468E智能相机在光电自准直系统中的应用

针对基于PC的光电自准直系统便携性较差的缺点,设计了一种基于智能相机的光电自准直系统,采用VCdd68E型面阵CCD智能相机作为图像接收器件,利用光学自准直原理实现二维小角度的测量。对智能相机所采集的十字丝图像进行了二值化、小区域消除、亚像素定位等处理,采用最小二乘高斯拟合和直线拟合求边缘中心的方法保证了测量精度。与传统自准直方法相比,该方法在保证原系统精度的基础上,消除了读数误差,提高了系统的便携性,实现了测量的自动化。     

数控刀架综合检测仪的研制

研制了一种数控刀架综合检测仪，采用光电池作为传感器进行非接触器量，并利用单片机控制和数据处理，从而实现对刀架定位误差的自动检测，且分辨率和测量精度高，系统误差小，速度快。