高速旋转平面反射镜镜面变形测量

本文将介绍高速旋转平面反射镜镜面变形测量。平面反射镜在高速旋转时由于镜体倾斜引起的惯性力矩会使镜体产生弯曲变形,影响成像质量。利用应变电测法,通过导电滑环把镜体旋转时镜面应变片电阻变化信号连接到应变仪。从变形与应变之间的关系,用仿真方法估计镜体等效厚度,数值积分重构镜体弯曲变形。并与有限元计算结果进行对比,验证测量的正确性。研究表明:该方法有效可行,为旋转镜面变形测量提供一种新的思路。     

空间相机透镜调焦机构的设计与测试

高分辨率空间相机受发射段恶劣的力学环境以及空间复杂的温度环境影响,光学系统会产生微小的离焦量。为保证相机成像质量,本文设计了一种由蜗轮蜗杆与凸轮滑块机构组成的新型高精度调焦机构来修正离焦量。该设计通过蜗轮蜗杆实现第一级减速,并且使驱动器旋转轴与光轴正交,使机构更紧凑。通过凸轮滑块机构进一步进行减速,同时将旋转运动转化为直线运动,并通过直线导轨保证滑块的直线运动精度。该机构体积小、精度高,并且能实现断电自锁。机构运动副上溅射固体润滑涂层,防止发生真空冷焊。结合机构自身的特点,分析了机构调焦的分辨率与误差。对该机构开展了力学与热真空循环试验,试验前后对机构的精度指标进行了对比测试。试验与测试结果表明:该机构环境试验后性能参数正常,其调焦位移误差优于5.8μm,线性度优于0.3%,偏摆角优于14″。在热光试验中通过调整焦面,成像质量有显著的提升。该调焦机构能够满足光学系统的精度与环境适应性要求。     

一种新型非完整开链式欠驱动机械手臂设计

依据现有非完整力学原理和非线性控制理论,采用摩擦圆盘运动分解合成机构,设计了一种仅由两个伺服电机控制的多关节欠驱动机械手,这种多关节欠驱动机械手具有可控性。这种设计为研究开发轻型机器人、多指机械手、以及危险环境作业机器人和医疗机器人等方面提供了一个新的思路。     

基于双振镜的多元并扫成像激光雷达的扫描特性分析与系统误差标定

设计了一种基于双振镜的多元并扫激光雷达,能够实现30°×30°的视场,成像帧速率最大可以达到10Hz。详细分析了该激光雷达的发射和接收光学对于振镜的不同需求,计算出不影响系统性能情况下的最小振镜几何形状,为振镜小型化设计提供了理论依据;同时通过激光雷达坐标计算的理论公式推导并分析了系统的误差影响,根据分析结果设计了系统误差标定实验,实验获得的图像的平面共面精度达到3.6cm,和理论计算值相符。     

基于InGaAs单光子探测器的线阵扫描激光雷达及其光子信号处理技术研究

随着探测体系的发展,基于单光子探测技术的光子计数激光雷达受到了广泛关注,有效降低了系统对激光功率的需求,广泛应用在远距离测距及成像领域。针对激光雷达在人眼安全波段的工作需求,基于自由运转模式InGaAs/InP SPAD单光子探测器设计了一套多元收发的远程线阵光子计数激光雷达扫描成像原型系统,对探测器在日光背景下的探测概率影响因素展开了分析,配合主动淬灭电路设计及工作温度、偏压调整获得了系统的最佳工作点,并针对扫描视场中孤立目标特征采用了点云滤波及后脉冲预处理算法,将单个接收通道的原始数据率由200 kbps量级降低至小于1 kbps。与记录单次回波相比,单个测距周期记录四次回波可将有效数据量提升约5%。同时也对探测器的噪声及后脉冲等特性进行了分析。该系统工作波段为1 550 nm,探测器线阵规模可达到128元,激光重频为20 kHz,可在2 s内实现水平200°范围内的激光三维成像,作用距离>3 km。经过成像算法处理,该系统在日光条件下成功实现多距离目标三维成像,成像目标清晰。