激光三角法改进的显微镜快速自动对焦方法

为了满足TFT-LCD显微镜光学检测系统在工业上的需求,基于激光三角测距法提出一种改进的显微镜快速自动对焦方式,并建立了光路数学模型。该方法在可见光光路中加入一路808 nm波长的激光,激光光束在被检测物体表面反射后经过一系列光学器件投射在CCD相机上形成一个半圆光斑。以对焦完成时CCD上的光斑半径最小为基准,给出了离焦量与光斑信息探测量之间的数学模型关系,实时控制PZT进行自动调焦。根据给定的数学模型,利用高斯曲线拟合对光斑中心进行定位并计算离焦量,实现对实时控制压电陶瓷的自动对焦。在50倍物镜下的实验结果表明:实际测量值与理论值有很好的线性度,在±30μm的对焦平面上对焦重复定位精度可达到0.2μm,对焦时间在0.26 s。与传统的显微镜对焦方法相比,该方法有较高的精度、较好的线性度和更高速等优点,可满足工业光学检测的需求。     

激光三角测距法自动调焦模型的建立与分析

为了满足工业TFT-LCD检测系统中显微镜对主动自动对焦的要求,提出了一种基于激光三角测距法主动自动调焦的方法,建立了相应的数学模型并进行了实验数据分析。该方法在可见光光路中加入一路808 nm波长的红外光,红外光在被检测物体表面反射后经过一系列光学器件投射在CCD相机上形成一个光斑,以对焦完成时CCD上光斑半径最小为基准,给出了离焦量δ与光斑信息探测量r之间的数学关系,据此实时控制PZT进行自动调焦。初步以50×物镜进行实验,结果显示其在焦平面±30μm范围内的实际测量值与理论值吻合,线性度优越,调焦精度达到0.2μm。与传统的显微镜调焦方法相比具有精度高、线性度好、调焦速度快等优点,满足工业检测自动化的实际需要。     

基于光学材料阈值测量时激光对焦方法研究

为了抑制非线性光学效应对光学材料表面损伤阈值测量的影响,设计了一种新的激光焦点对焦方法,利用激光对空气电离所发射的等离子体光线作为参照物进行焦点定位,对焦过程中,激光电离焦点处的空气形成等离子体亮点,该亮点通过光学材料表面形成镜像,由镜面成像原理可知样品表面位于等离子体亮点和其镜像连线的中点,调节亮点和镜像重合即可完成对焦。结果表明,该方法操作简便、精度高,这对光学材料的表面损伤阈值测量具有重要意义。     

基于功率谱的遥感相机自动调焦算法研究与实现

应用图像处理法针对线阵CCD推扫成像的遥感相机进行自动调焦研究.推扫成像的线阵CCD相机在任意时刻所拍摄的景物都是不同的,这就给对焦评价函数的选取增加了难度.用功率谱的方法对任意景物在空间频域进行分析表明,功率谱对于自然景物具有一定的不变性.由此建立了基于功率谱的对焦评价函数,并采用DSP FPGA的高速硬件系统方案实现自动调焦的算法.一系列的调焦实验表明,系统有较好的自动调焦性能,基于功率谱的对焦评价函数是可行的.     

激光束质量实时测量技术

提出一种新型光束质量实时测量技术,该技术主要基于由平板反射镜组成的多平面成像系统,一次性将激光束腰附近2倍瑞利距离内的多个光斑成像在同一个平面上,用CCD相机获取这些光斑的光强分布图样。通过图像处理获知接收到的光斑的光强分布。采用远场发散角、焦点尺寸、桶中功率比和M2因子四种光束质量评价标准对激光光束质量进行评价。利用该方法实时测量了高能钕玻璃双板条激光器的输出光束。     

基于离焦估计的对焦速度的提高方法

提出一种新的自动对焦准焦点定位方法。首先在3个位置估算离焦量,直接驱动镜头至准焦位置附近,用小步长进行搜索,找到最佳对焦位置。实验结果表明,该方法不需要对成像系统进行精确校准,在保持对焦深度(DFF)法的精度优势的同时,将对焦速度提高了37%。     

经纬仪分离透镜法自动调焦模型建立与分析

为实现经纬仪实时自动调焦,设计了一种用于经纬仪的分离透镜法自动调焦方案,建立了相应的数学模型并作分析。物光经放置在经纬仪第一像面后的两块分离透镜后,在CCD上成像,形成两光斑,以对焦准确时CCD上两光斑间距为基准,给出了离焦量与光斑间距变化之间的关系,据此进行调焦。同时分析了跟踪中心漂移、发散角等对调焦精度的影响。与经纬仪传统调焦方案相比具有精度高、算法简单、受环境温度变化影响小、结构简单等优点。初步实验结果显示其调焦精度优于0.056mm,满足经纬仪工程实际的需要。     

CCD测量激光光斑方法研究

给出了用CCD进行激光光斑成像试验的结果,分析了激光光斑的测量精度和测量中存在的问题,并给出了解决途径.     

固体激光远场瞬时光斑时空分布测量技术

基于漫透射CCD成像法原理,建立了固体激光瞬时光斑时空分布测量系统。开展了该测量方法的可行性验证实验,能够精确地获得激光远场光斑图像,并运用Matlab软件对测量数据进行处理,得到激光远场光斑半径、光束质量、质心位置、光轴抖动、光强分布以及平均功率密度等参数。实验结果表明:利用漫透射CCD成像法测量固体激光远场瞬时光斑时空分布是可行的,测试系统采集频率可达120 Hz。该方法具有高分辨率、高帧频、低成本、使用方便的突出优点,能同时实现激光强度分布和功率的测量,测量功率误差小于2%。     

红外光学系统成像像质的检测

该系统可用于红外光学系统成像质量的检测,它用CCD接收信号,通过自动聚焦,检测最小成像光斑的位置、大小、光能分布以及固定像面光斑的形状与大小,以数据和三维图形显示测量结果,评价光学系统的成像质量.     

基于线阵CCD的光电玻璃测厚方法研究

玻璃厚度是衡量玻璃制品质量的一项重要性能指标。为了检测平板透明玻璃的厚度,提出了利用线阵CCD传感器作为光电接收器件的玻璃测厚装置,介绍分析了以CCD传感器作为光电接收器件透射式测厚法、单激光反射式测厚法、双激光反射式测厚法3种光路结构原理、以及性能特征。     

基于双单片机的线阵CCD驱动及信号处理系统

针对线阵CCD器件的驱动和信号处理,使用了2片STC11F02单片机,一片产生CCD驱动时序信号,另一片负责测量控制及与上位机进行通信。采用硬件的方法对CCD输出信号进行处理,直接得到光斑中心位置,不需要进行A/D转换。试验结果说明测量精度可达0.007 mm。该电路成本低,体积小,速度快,可广泛应用于基于线阵CCD的非接触式几何量测量。     

基于DSP和线阵CCD外螺纹几何参数非接触测量方法研究

为了提高外螺纹尺寸检测的精度并实现自动化测量,文章提出了基于线阵CCD的非接触测量方法,建立了包括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扫描外螺纹在平行光场中的投影并结合光电编码器来获取螺纹图像。文章详细介绍了线阵CCD驱动电路的实现,以TMS320F2812为信号处理器的线阵CCD在线测量系统的硬件结构与软件设计。     

基于速度矢量模型的圆轨道空间相机偏流角实时补偿

偏流角是影响线阵CCD 相机推扫成像性能的重要因素。为实现在轨有限计算资源环境下偏流角的快速计算,根据圆轨道卫星飞行与地物随地球自转的速度矢量运动关系,建立了适用于圆轨道正视与前后视成像的偏流角模型,给出卫星飞行过程中星下点相对地物的运动速度矢量作角向振动的数学表达式。根据该模型提出基于旋转CCD 方式的偏流实时补偿方案,并搭建偏流校正成像模拟平台进行了实验验证。仿真和实验表明,速度矢量模型具有更高的计算效率,计算精度和稳定性与坐标变换模型和轨道要素模型一致,能够将偏流导致的图像MTF 下降抑制到5%。该方案适用于 TDICCD 相机与三线阵CCD 立体测绘相机的偏流实时调整机构开发工作。     

532nm激光对面阵和线阵CCD损伤效应实验研究

为了研究面阵CCD和线阵CCD由结构差异所致激光损伤效应的区别,针对这两种类型CCD器件进行了机理分析和对比实验研究。分别测量出波长为532nm的激光对线阵CCD和面阵CCD图像传感器的光饱和串音阈值、所有像素串音阈值和硬损伤阈值。结果表明,面阵CCD的光饱和串音阈值和永久破坏阈值比线阵CCD低,而串音扩散到所有像素的阈值高于后者。反映出线阵CCD由于其1维结构更能抵抗激光的干扰和破坏,而面阵CCD在抵御饱和串音在像素间扩散上比线阵CCD有优势。     

激光干扰CCD规则亮点分布原理研究

激光干扰CCD时光的传输过程的研究,对激光干扰CCD干扰图像的仿真、干扰效果的分析等具有重要意义。理论分析了考虑探测器表面反射时的激光干扰CCD时光的传输过程。由于透镜的作用,首先激光会聚焦到探测器表面。聚焦光会被探测器表面反射。由于CCD探测面是网格状分布,反射光的分布会被这一结构调制。反射后的光经过透镜,会成像在某些平面上。根据透镜中光的传输计算发现,因为透镜的傅里叶变换作用,光阑平面上会出现周期性的亮点分布。由于光阑平面上不透光的部分的反射,亮点会再次成像在探测器表面上。仿真了亮点被光阑平面上不透光部分的反射后,经过光阑后面的透镜又成像在探测器上的过程,得到了规则的周期性的亮点分布。实验结果验证了这一理论。     

线性CCD实验系统的研究

CCD（Charge Coupled DeviCe）越来越广泛被应用于工业、军事、民用等行业,采用CCD数据采集卡,和微机相结合,对被测图像信号进行快速采样、存储及数据处理。本实验系统研究主要从5个实验的研究,其中讲述了线阵CCD的特性测量的基本原理、线阵CCD的输出信号的二值化测量的原理及方法、线阵CCD的A/D数据采集、及成像系统的研究、线阵CCD对物体的尺寸的基本测量、对角度的测量等基础知识。最后通过总结性的研究线阵CCD的A/D数据采集程序的方法。     

基于FPGA的线阵CCD驱动设计

电荷耦合器件（CCD）作为一种新型的光电器件,被广泛地应用于非接触测量。而CCD驱动设计是CCD应用的关键问题之一。为了克服早期CCD驱动电路体积大,设计周期长,调试困难等缺点,以线阵CCD图像传感器TCD1251UD为例,介绍一种利用可编程逻辑器件FPGA实现积分时间和频率同时可调的线阵CCD驱动方法,使用Verilog语言对驱动电路方案进行了硬件描述,采用QuartusⅡ对所设计的时序进行系统仿真。仿真结果表明,该驱动时序的设计方法是可行的。     

线阵CCD用于飞行弹丸攻角测定的研究

依据外弹道学和实验外弹道学的基本理论，提出应用线阵CCD测定飞行弹丸攻角的原理和方法，推导出飞行弹丸攻角的线阵CCD计算公式，并分析了存在的失真及其对结果的影响。     

基于稀疏阵列的米波TR MIMO雷达低空目标测高方法

基于时间反转（Time Reversal, TR）技术的米波多输入多输出（Multiple Input Multiple Output, MIMO）雷达能够有效利用反射波能量,较大地提升信噪比,但由于多径效应的存在,其采用均匀线阵信号模型时仍面临超低空目标测高精度下降以及测高误差随俯仰角变化起伏剧烈的问题。本文以降低多径效应的影响为目的,从阵列结构和算法实现两个方面出发,将稀疏阵列应用于米波TR MIMO雷达的低空目标测高。首先,本文建立了基于稀疏阵列的单基地米波TR MIMO雷达镜面反射信号模型,然后结合广义多重信号分类算法和最大似然算法,提出了适用于该模型的低空目标测高方法。最后,仿真实验表明,本文所提出的基于稀疏阵列的米波TR MIMO雷达低空目标测高方法具有更显著的结构优越性和更优的低空目标测高性能。