便携式多光轴平行性检校系统的研制

为满足野外检测多波段光电设备光轴平行性的检校需求,研制了一套便携式多光轴平行性检校系统。系统采用反射式卡塞格林光学系统和ZnS晶体靶板,为被校系统提供无穷远的十字分划目标并以此作为瞄准基准,完成对被校系统电视轴和红外轴之间的平行性检校;采用CCD系统完成分划板十字线和靶纸上激光光斑的采集,并利用数据处理系统检测出分划板十字中心与激光光斑中心位置的偏差量,完成对被校系统激光光轴与可见光轴之间的平行性检校。利用高精度光学角规对所研制的检校系统进行了标定,精度可达亚秒级。实验结果表明,该检校系统测量电视轴与红外轴之间平行性标准不确定度为2″,检校激光瞄准轴与发射轴平行性标准不确定度为5″。     

水平式激光发射系统光轴平行度误差分析

对于激光发射系统,激光轴与电视光轴的平行度是保证其指向精度的关键。相对于传统的光电经纬仪,该系统光轴平行度误差是一动态误差,变化规律较为复杂。为修正激光发射系统激光轴与电视光轴的平行度误差,建立了光轴平行度误差模型,由此掌握该系统光轴平行度误差的变化规律。在总结了影响光轴平行度的主要系统误差源的基础上,分析各项误差对光轴平行度的影响,利用矢量旋转与坐标变换,建立了激光轴经折返镜后在空间坐标系内的指向模型,由此得到两光轴平行度误差模型,通过电视跟踪系统测量两光轴平行度误差值,并采用最小二乘法拟合得到误差模型中各待定系数。实验结果表明:拟合后的光轴平行度达到2.6″,模型能够基本描述两光轴平行度误差的变化规律。     

线阵多传感器光轴平行度检校系统研究

多传感器光轴平行度检校是保证线阵主被动成像载荷高精度获取地物多源数据的重要环节.设计了一种适用于该类型载荷的光轴平行度检校系统.该系统基于大口径平行光管结合辅助激光光源的方法,利用图像采集系统获得光斑中心以实现多元线阵激光收发光轴对准;同时,使用可见光线光源引出激光光轴,最终完成线阵可见光光轴与激光光轴之间的平行度检校.该系统能够实现多线阵传感器的主动探测收发光轴及主被动光轴的平行度检校,具有良好的通用性和可扩展性.     

可见光与红外光轴平行度检测仪

将可见光与红外光学系统运用分光镜和卡塞格伦平行光学系统组合成平行共光路系统.运用这一特性研发了红外与可见光发射光轴平行度检测仪,用红外和可见光CCD作为传感器.在平行度检测仪前放置标准平面反射镜,进行自准标校.进行平行度检测时,检测仪放置在被测复合光学系统前,标准平面反射镜放置在光学系统后.调整平行度检测仪,使检测仪的可见光轴与复合光学系统的可见光轴平行;再调标准平面反射镜,使可见光学系统成自准直像.以可见光轴为基准,采集检测仪经复合光学系统及标准平面反射镜后的红外像.进行图像分析及数据处理,得到复合光学系统红外光轴与可见光轴的平行度.检测仪的不确定度为3.5".     

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".     

宽光谱光电系统多光轴平行性工程化测试方法研究

针对宽光谱光电系统多光轴平行性的工程化测试要求,设计一套光轴平行性测试的系统和方法。该系统采用离轴非球面折叠光路,设计出口径120 mm,焦距720 mm的平行光管,实现了轻量便携。采用模块化设计、多靶标集成技术,实现在同一光学系统里对红外、可见光、激光的光轴平行性测试。采用图像处理和自动控制技术实现多光轴平行性的定量检测,测量误差控制在0.1 mrad以内。经与CI测试系统对比测试,结果表明:光轴平行性测试一致性好,准确度高,具有工程化应用价值。     

光电瞄具多光轴平行性检测系统的设计与研究

为了精准地测量光电瞄具多光轴的平行性,采用大口径离轴抛物面反射镜平行光管的多光轴检测方法进行了理论分析,并设计了完整的测量系统(包括光学成像系统、控制系统、图像采集与处理系统)。该系统采用离散余弦变换系数作为评价标准,实现了高精度的自动对焦;采用大口径离轴抛物面反射镜满足不同型号瞄具的测量,实现了可见光、近红外和远红外3种光学系统的光轴平行性的自动检测。结合一种光电瞄具成品进行了实际测试,当光轴之间偏差角为0.04mrad~0.08mrad时,相对误差在13%以内,此范围可认为是系统检测角度的下限。结果表明,该系统减小了人为读数等主观原因造成的误差,通用性强、检测效率高,精度满足需求。     

别汉棱镜光轴一致性检测与装调方法

针对在平行光路中无法检测别汉棱镜光轴和机械轴之间的位移误差问题,提出了位移误差检测方案,设计了别汉棱镜光轴一致性检测系统,包括检测光路和对照光路,这两条光路总长相等,MTF均接近衍射极限,根据设计的检测系统搭建检测光路,对口径为25 mm的别汉棱镜进行装调,先后在传统平行光路和本文所设计的检测光路中检测并调整棱镜光轴和机械轴之间的角度误差和位移误差,并使其最小,最终测得别汉棱镜的出射光轴与入射光轴的光轴一致性精度为±48″,将装调好的别汉棱镜和旋转轴系装入正式系统中装调,测得光轴一致性精度为±0.8个像素,达到像素级精度。本文提出的检测方法提高了在系统中装调别汉棱镜光轴的效率和精度。     

外场激光可见光光轴检测装置

设计了一套大气环境下外场可见光、激光两光轴瞄准系统瞄准偏差测试装置,通过外场实验测得不同距离处测试装置的基准光轴的偏差。结果表明,2000 m距离上基准光轴偏差为4.5″,满足了多光谱多光轴动态瞄准偏差测试误差0.1 mrad（20.6″）的精度要求。并据此基准光轴在外场环境下对激光光轴相对于可见光光轴的瞄准偏差进行测试,实现了对光电瞄准系统外场瞄准偏差参数进行精确测量。     

基于CCD的双轴激光云高仪光轴平行调节方法

双轴激光云高仪的光轴平行度是影响系统性能的重要指标,本文分析了光轴平行偏差对重叠因子的影响,提出了一种用CCD成像来调节激光云高仪光轴平行的方法。通过计算可见光目标在双轴激光云高仪发射、接收系统后端CCD中成像的中心点坐标偏移距离,来调节光轴的平行,实现光轴偏移误差不大于16.5 μrad。     

一种基于双轴位置转台的现场标定方法

针对激光陀螺捷联惯性测量单元(LSIMU)的系数会随时间变化的问题,基于双轴位置转台提出一种激光陀螺的现场标定新方法。该方法在3个位置对激光陀螺进行标定,根据其标定模型建立9个方程,通过正反旋转消除地球自转角速度在非转动轴上的影响,以及常值漂移在各个输出轴上的影响,最后求解出激光陀螺的标度因数和安装误差。实验结果表明,该方法可在缺乏高精度速率转台的条件下完成激光陀螺的标定,其精度与传统实验方法精度相当,缩短了标定时间。     

太阳射电观测系统的极轴天线座架设计

针对太阳射电观测系统实时观测太阳的要求,比较了常见的几种天线座的应用范围,给出了极轴天线座用于太阳观测系统的原理。分析了极轴天线座赤经赤纬轴4种布局型式的优缺点,根据技术指标要求选定了布局形式。在此基础上给出了6m和10m极轴天线座的设计,包括载荷分析、驱动电机选择,并以10m极轴天线座为例,对天线座各组成部分的设计进行了详细介绍。最后给出了极轴天线座的调整和标校方法。     

脉冲激光测距机靶标调向光轴平行性检测方法研究

提出一种基于靶标调向装置的脉冲激光测距机光轴平行性检测方法。靶标十字分划中心分别与脉冲激光测距机白光瞄准光轴十字分划中心和激光发射光轴光斑中心对准,通过读取码盘数据计算光轴平行性误差。该方法操作简单,能够实时定量地检测光轴平行性误差,有效地提升了检测精度,实现了光轴平行性检测的数字化、自动化。     

激光测距仪与相机信息融合过程中位姿标定方法

激光测距仪与视觉图像的融合研究在最近的工业机器人等应用领域中受到越来越多的关注,其中对这两种仪器的位姿标定有利于对二者信息的有效融合。以单点激光测距仪和相机的位姿融合为主要研究内容,提出两种确定两者相对位置和方向的标定方法,在建立光斑相机坐标的基础上分别以可见光斑和不可见光斑为研究内容,分别通过光斑的坐标和平面约束对两种情况建立标定方程,并结合实验验证两种标定方法的有效性和可靠性,实验结果表明:在有限次测量次数的情况下标定结果能够使重投影误差达到3个像素以内,而且运算时间大大减小。     

相控阵雷达光轴的标定与校准

炮瞄雷达光、电、视轴的标定与校准讲求的是三轴的一致性。而相控阵雷达光电轴的标定与校准则要求光轴与阵面较高的垂直精度。如何在相控阵雷达的装配和维修中标定和校准相控阵天线望远镜的光轴，严格控制其引起的视角偏差是本文讨论的重点。     

基于基频分量消光的1/4波片快轴标定方法

提出了一种基于基频分量消光的波片快轴标定方法,并利用琼斯矩阵对其标定原理进行了分析.激光器、起偏器、相位调制器、待标定1/4波片、检偏器和光电探测器构成标定光路,起偏器、检偏器的透光轴与相位调制器的振动轴分别成 45°和0°夹角.准直激光束依次经过起偏器、相位调制器、待标定1/4波片和检偏器,由光电探测器接收.理论分析表明该标定方法标定精度主要取决于检偏器的定位误差.实验验证了该标定方法的有效性,1/4波片快轴标定结果的最大偏差为0.043°,标准差为0.012°,标定精度为0.05°.     

激光旋转扫描测量系统中转轴标定及多视拼合

由于激光扫描一次只能测量给定视角可见的物体表面，若测量物体全方位的形状，必须通过旋转，从多个视角测量物体，并将多视数据拼合于同一坐标系。精确标定转台的中心轴线是旋转测量和多视拼合的关键。提出了一种标定转台中心轴线的新方法．该方法将一个标定球固定于转台上，通过旋转，测量不同位置的标定球，计算不同位置的球心及其所在平面的法矢。再利用几何变换计算球心所在圆的圆心，从而精确标定出转轴的方位，实现了多视测量数据在线自动拼合，提高了数据拼合的精度。对于精度为50μm的测量机。在半径80mm的旋转范围内，拼合误差约为70μm。与以前的方法相比，设计的转轴标定方法简单、高效。在其他安装转台的测量系统中同样适用。     

Novel calibration method for camera array in spherical arrangement

A camera array placed in a spherical arrangement facilitates a new paradigm for future interactive visual applications, and the calibration of the cameras is a crucial task for such implementation. It is difficult to apply previous calibration methods to this special camera system because opposite features can commonly be found among the opposing cameras used in this system. In this case, a part-by-part calibration may fail in terms of error accumulation. In this paper, we propose an opposite feature based camera calibration method for a camera array in a spherical arrangement. An adaptive scheme is designed on a cube with opposite colour patterns and optimisations in handling the above problem of opposite features being invisible to cameras at opposite positions, based upon which, with our method, a common visible feature point is not required in advance. By applying a practical camera array in a spherical arrangement, and using 3D modelling, the superiority of the proposed method was verified through computer simulations. The results demonstrate that the proposed calibration method can contribute to the imaging system and future visual applications.