基于双液晶偏振光栅的机载光电跟瞄平台技术研究 被引量：1

1

作者 张季丰 宋延嵩 +1 位作者 王俊尧 刘洋 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期232-242,共11页

为实现新型机载光电跟踪平台轻量化、小型化与高精度化设计,提出一种应用于机载平台下的基于双液晶偏振光栅光束偏转机构的光电跟瞄方法。建立了基于视轴解耦的双液晶偏振光栅光束跟瞄反向公式模型,该模型只需输入跟踪点方位与俯仰角度... 为实现新型机载光电跟踪平台轻量化、小型化与高精度化设计,提出一种应用于机载平台下的基于双液晶偏振光栅光束偏转机构的光电跟瞄方法。建立了基于视轴解耦的双液晶偏振光栅光束跟瞄反向公式模型,该模型只需输入跟踪点方位与俯仰角度坐标即可计算出两共轴光栅旋转位置,通过两共轴光栅的旋转来进行光束偏转;相比传统双棱镜光束偏转模型反向公式,该模型具有模型简单、运算快速、精度较高等优点;将基于视轴解耦的双液晶偏振光栅光束偏转反向公式模型与线性二次型调节器控制算法相结合嵌入控制板以实现跟踪功能。通过试验检测了系统跟踪性能结果表明:该双液晶偏振光栅跟踪模型在载体扰动的情况下可以实现目标跟瞄,在动态跟瞄实验中,采用视轴解耦与线性二次型调节器相结合的控制策略使得系统跟瞄精度得到明显提升,相比比例积分微分控制器系统方位与俯仰轴实时跟踪残差峰峰值均下降40%以上,在2°@0.5 Hz与5°@0.2 Hz载体扰动情况下双轴脱靶量均方根值综合统计数值分别达到328μrad与289μrad,验证了所提跟瞄模型的有效性。 展开更多

关键词 双液晶偏振光栅 光电跟瞄平台 跟踪性能 反向解算公式 LQR控制 视轴解耦

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融合双轴转台的全方位工业激光投影系统标定方法

2

作者 郭丽丽 韩振寰 +1 位作者 林雪竹 李丽娟 《光子学报》 北大核心 2025年第3期132-146,共15页

为解决工业激光投影系统面向大尺寸(大于9.2 m×9.2 m)构件进行投影定位时,因自身投影范围受限导致系统需多次转站标定,致使投影标定所需的合作目标点布设繁琐、增加标定时间等问题,构建了融合双轴转台的全方位工业激光投影定位系统... 为解决工业激光投影系统面向大尺寸(大于9.2 m×9.2 m)构件进行投影定位时,因自身投影范围受限导致系统需多次转站标定,致使投影标定所需的合作目标点布设繁琐、增加标定时间等问题,构建了融合双轴转台的全方位工业激光投影定位系统,并针对本系统提出了基于双轴振镜和双轴转台两者四轴转角的标定方法。首先,提出了基于激光跟踪仪与多参数集成标定板的系统构建参数标定方法,建立系统构建参数标定模型,实现了对双轴转台与激光3D投影系统之间的实时相对位姿的标定;其次,根据不同合作目标点对应的双轴振镜与双轴转台两者四轴转角,建立了系统外部参数标定模型,基于双轴转台坐标系,获取激光3D投影系统坐标系与被投影物体坐标系之间的相对位姿并实时监测位姿变动;最后,针对标定模型构建目标优化函数,采用序列最小二乘法优化算法解算标定参数。仿真结果表明,所建模型标定精度可达10^(-6) mm,加入系统正态分布误差后进行仿真,其平均标定精度为0.242 mm,实验结果表明实际投影最大偏差大约为0.30 mm,实现了全方位投影。 展开更多

关键词 测量 激光投影定位系统 双轴转台 标定模型 全方位投影

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低公差敏感度的大变倍比极短总长中波红外变焦光学系统设计

3

作者 李雨哲 胡源 +2 位作者 霍家琦 张又予 高天元 《中国光学(中英文)》 北大核心 2025年第1期70-77,共8页

目前中波红外变焦系统在大变倍比,长焦距变焦条件下,难以在极短总长的条件下具备较低敏感度。针对这一问题,本文通过合理分配非球面和衍射面,采用独立组元低敏感度设计方法,设计出一套无需折叠光路,总长仅有337 mm的低敏感度中波红外变... 目前中波红外变焦系统在大变倍比,长焦距变焦条件下,难以在极短总长的条件下具备较低敏感度。针对这一问题,本文通过合理分配非球面和衍射面,采用独立组元低敏感度设计方法,设计出一套无需折叠光路,总长仅有337 mm的低敏感度中波红外变焦光学系统。通过降低各个组元的像差从而降低系统公差敏感度。该系统具有30倍大变倍比,可实现30~900 mm的长焦距连续变焦。该系统具有变倍比大、长焦距变焦、极短总长以及低敏感度并且全焦距范围内像质良好等优点,在狭小空间目标识别、跟踪、探测等方面,具有较大的应用优势。 展开更多

关键词 红外系统 长焦距变焦 大变倍比 极短总长 低敏感度

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多色分图层激光扫描自聚焦投影技术 被引量：2

4

作者 杨帆 牟达 +3 位作者 侯茂盛 杨嘉亮 王文博 刘洋 《应用光学》 CAS 北大核心 2023年第2期427-436,共10页

为了突破常规激光投影仪由于单一波长的局限性造成应用场景的限制,同时实现对不同零件、不同材料、不同装配工艺的分图层投影,设计并搭建了多色分图层激光扫描自聚焦投影系统。系统采用2种波长的激光作为光源,根据二向色镜的位置不同,... 为了突破常规激光投影仪由于单一波长的局限性造成应用场景的限制,同时实现对不同零件、不同材料、不同装配工艺的分图层投影,设计并搭建了多色分图层激光扫描自聚焦投影系统。系统采用2种波长的激光作为光源,根据二向色镜的位置不同,提出了多色共光轴和分光路2种激光扫描自聚焦投影方案,并推导了相应的光学系统数学模型。通过系统的自聚焦功能调节镜组间距,均可以实现在不同距离的投影面上聚焦出不同颜色的最小光斑。利用ZEMAX光学设计软件对2种投影光学系统进行仿真,并从系统可靠性和投影效果上对2种系统进行比较分析。实验结果表明:在3 m处的投影面上,共光轴系统各种波长的光斑直径均在0.8 mm以内,且光斑大小均匀,可以实现多色分图层的扫描自聚焦投影功能。 展开更多

关键词 激光投影仪 多色扫描自聚焦投影 共光轴 分光路 ZEMAX

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基于PROA-BP的激光3D投影振镜偏转电压预测模型 被引量：2

5

作者 林雪竹 王海 +4 位作者 郭丽丽 闫东明 李丽娟 刘悦 孙静 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期49-61,共13页

为减小激光3D投影系统振镜偏转角偏差与根据振镜偏转角标定的转轴公垂线长度e误差引起的投影系统综合非线性误差,实现激光3D投影系统高精度辅助装配,提出一种基于改进的?鱼优化算法-BP神经网络的激光3D投影振镜偏转电压预测模型,以激光... 为减小激光3D投影系统振镜偏转角偏差与根据振镜偏转角标定的转轴公垂线长度e误差引起的投影系统综合非线性误差,实现激光3D投影系统高精度辅助装配,提出一种基于改进的?鱼优化算法-BP神经网络的激光3D投影振镜偏转电压预测模型,以激光出射方向单位矢量作为输入预测振镜偏转电压数值。将改进的?鱼算法与BP神经网络相结合,解决BP神经网络容易陷入局部最优解问题,并通过BP神经网络实现激光3D投影系统综合非线性误差的耦合与补偿。结果表明,改进的?鱼算法-BP神经网络训练10 000次后均方差误差和平均绝对误差均值分别是粒子群算法-BP神经网络的41.2%、62.4%,是BP神经网络的22.2%、50.7%。基于改进的?鱼算法-BP激光3D投影振镜偏转电压模型的投影定位精度为0.35 mm,与激光3D投影传统模型相比,投影定位精度提升了30%,可实现更高精度投影定位。 展开更多

关键词 激光3D投影系统 非线性误差 ?鱼优化算法 BP神经网络 投影定位精度

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应用于激光扫描投影仪器的动态聚焦技术研究 被引量：14

6

作者 侯茂盛 杨帆 +3 位作者 孙明利 李丽娟 朱运东 林雪竹 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2018年第5期605-612,共8页

为了实现激光投影仪器或系统的自动聚焦,研究搭建了激光动态聚焦系统。该系统可依据背向反射光强信号的变化调节聚焦系统的镜组间距,使激光扫描投影系统能够在不同距离的投影面上聚焦出最小光斑,从而提高系统的定位精度。根据激光动态... 为了实现激光投影仪器或系统的自动聚焦,研究搭建了激光动态聚焦系统。该系统可依据背向反射光强信号的变化调节聚焦系统的镜组间距,使激光扫描投影系统能够在不同距离的投影面上聚焦出最小光斑,从而提高系统的定位精度。根据激光动态自聚焦系统的原理,设计了光学杠杆型和反远距型2种动态自聚焦方案,并推导出相应的数学模型;利用ZEMAX光学设计软件进行仿真实验,通过比较得出响应更加灵敏、结构更加合理的自聚焦系统;搭建新型自聚焦激光扫描投影系统对动态自聚焦性能进行了验证。实验结果表明:反远距型动态自聚焦系统更加合理,在4.5m处的投影面上,汇聚光斑直径最优可达0.2mm,可使激光扫描投影仪在进行辅助装配时的定位准确度提高至0.1mm,能够达到先进制造装配工程中零部件的精准定位要求。 展开更多

关键词 激光投影仪 动态聚焦系统 光学杠杆 反远距 ZEMAX

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基于旋转双棱镜的光束复合跟踪控制技术 被引量：3

7

作者 王俊尧 宋延嵩 +1 位作者 刘洋 张季丰 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期225-236,共12页

提出一种基于旋转双棱镜的光束复合跟踪技术,用于取代传统伺服转台实现精密的光学跟踪。首先,建立双棱镜的光束偏转模型,详细推导光束偏转矢量与双棱镜转角间的转换关系,并对跟踪过程中的棱镜旋转非线性问题进行了分析。提出基于快速反... 提出一种基于旋转双棱镜的光束复合跟踪技术,用于取代传统伺服转台实现精密的光学跟踪。首先,建立双棱镜的光束偏转模型,详细推导光束偏转矢量与双棱镜转角间的转换关系,并对跟踪过程中的棱镜旋转非线性问题进行了分析。提出基于快速反射镜进行光轴修正的双棱镜光束复合跟踪方法,通过建立偏转光轴与光学基台间的扰动耦合关系,实现了对双棱镜转速的实时补偿,并改进棱镜控制器以提高光束控制性能。搭建实验系统,对旋转双棱镜复合跟踪技术进行验证。在动态跟踪实验中,采用改进控制器的双棱镜的控制精度明显提高,相较于比例-积分-微分控制器和线性自抗扰控制器,所提出的改进控制器使棱镜的控制精度分别提高58.33%和32.81%,并使跟踪误差由改进前的49.03μrad和38.88μrad降低为31.15μrad。开启视轴补偿后跟踪性能进一步提高,总跟踪误差降至7.49μrad,跟踪精度提高4.16倍。实验结果表明,光束复合控制能有效提高双棱镜的跟踪精度,验证了所提方法的有效性。 展开更多

关键词 旋转双棱镜 光束偏转 复合跟踪 光轴修正 跟踪精度

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基于粒子群优化BP神经网络的激光扫描投影系统畸变预测方法 被引量：7

8

作者 张宏韬 唐芳 +2 位作者 吴坤 朱亦然 侯茂盛 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期275-286,共12页

为了精准、高效地预测和校正激光扫描投影系统的畸变误差,研究了基于粒子群优化BP神经网络的畸变预测方法。建立了BP神经网络结构,并融合粒子群优化算法对BP神经网络的权值和阈值进行优化,得出基于粒子群优化BP神经网络的激光扫描投影... 为了精准、高效地预测和校正激光扫描投影系统的畸变误差,研究了基于粒子群优化BP神经网络的畸变预测方法。建立了BP神经网络结构,并融合粒子群优化算法对BP神经网络的权值和阈值进行优化,得出基于粒子群优化BP神经网络的激光扫描投影系统投影畸变预测模型。选取距激光扫描投影仪器两米的待投影面上的理论坐标点及各点相应畸变值Δx作为粒子群优化BP神经网络的训练数据集,将待投影面上实际投影位置坐标代入训练好的粒子群优化BP神经网络进行预测得到预测畸变值输出,并与实际畸变值对比,最后,引入Elman神经网络预测模型的预测结果与所研究预测方法进行对比。结果表明:在±30°的全视场扫描投影范围内粒子群优化BP神经网络预测模型的均方根误差为0.0176 mm,解算时间仅需22.4 s,相较于Elman神经网络效率提升78.33%,预测精度及时间明显优于Elman神经网络,可以有效预测激光扫描投影系统的畸变误差。 展开更多

关键词 激光扫描投影 粒子群优化算法 BP神经网络 误差预测 二维振镜 图形畸变

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基于改进U-net的低对比度涂层表面裂纹形态视觉检测

9

作者 陈少华 张世达 +2 位作者 任姣姣 顾健 李丽娟 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第7期77-91,共15页

多孔隙材料表面的黑色高辐射涂层在实际使用过程中,由于热应力作用表面产生微米级尺度的微裂纹,为方便后续开展热应力作用下裂纹缺陷演变扩展规律,开展了低对比度涂层表面裂纹形态视觉检测技术研究。提出了融合光学优化与深度学习的检... 多孔隙材料表面的黑色高辐射涂层在实际使用过程中,由于热应力作用表面产生微米级尺度的微裂纹,为方便后续开展热应力作用下裂纹缺陷演变扩展规律,开展了低对比度涂层表面裂纹形态视觉检测技术研究。提出了融合光学优化与深度学习的检测方法,通过设计光源激励单目视觉系统,首先从系统设计方面优化照明方式与入射角度参数以增强采集裂纹图像局部对比度,其次提出一种适应低对比度图像裂纹对比度增强的算法。进而构建改进U-Net网络,通过嵌入注意力模块、深度超参数化卷积及激活函数,提升低对比度裂纹特征提取能力。实验结果显示,在高照明方式入射光30°时所采集图像局部对比度最高,预处理后图像对比度从10.507提高到42.662,有效降低了图像低对比度时背景噪声对裂纹信息的影响,并且更能突出裂纹的形态特征。在改进网络对裂纹分割性能指标上Dice系数、SSIM指标和准确率Acc分别达到0.862、0.892、0.901,对宽度大于9.6μm裂纹检测率达90%以上,裂纹形态及走向清晰可辨。 展开更多

关键词 图像处理 裂纹提取 U-net 语义分割

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中红外变焦系统结构装调与检测

10

作者 张又予 高天元 《红外技术》 北大核心 2025年第9期1100-1107,共8页

针对红外高清成像、边海防等远距离观测任务对高性能红外设备的需求,本文研制出了一款折射式中波制冷变焦系统。该系统的焦距范围可以达到为40~900 mm,有效口径为228 mm,光学系统总长仅为303 mm。采用15μm面阵中波国产制冷红外探测器,... 针对红外高清成像、边海防等远距离观测任务对高性能红外设备的需求,本文研制出了一款折射式中波制冷变焦系统。该系统的焦距范围可以达到为40~900 mm,有效口径为228 mm,光学系统总长仅为303 mm。采用15μm面阵中波国产制冷红外探测器,可应用于-40℃~+60℃温度范围内。在光学系统的基础上进行了结构设计,并在实验室环境下利用中心偏测量仪、定心仪等设备完成了装置的装调工作,同时对设备的性能进行检测,并对装调后的光学系统调制传递函数变化进行分析。经测试表明整机性能达到设计指标要求,外景目标成像质量良好,不同焦距对应均为无穷远位置。 展开更多

关键词 红外变焦系统 结构设计 定心装调 性能检测 衍射面分析

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旋转式大气色散校正器的优化设计方法

11

作者 蒋红梅 胡源 +1 位作者 邹慧田 侯禛敏 《中国光学(中英文)》 北大核心 2025年第4期859-868,共10页

旋转式大气色散校正器(atmospheric dispersion corrector,ADC)在大口径天文望远镜的大气色散校正中得到了广泛应用。为得到旋转式ADC最佳优化设计方法、有效补偿色散并抑制由ADC引入的光轴偏移,本文基于传统的旋转式ADC大气色散补偿理... 旋转式大气色散校正器(atmospheric dispersion corrector,ADC)在大口径天文望远镜的大气色散校正中得到了广泛应用。为得到旋转式ADC最佳优化设计方法、有效补偿色散并抑制由ADC引入的光轴偏移,本文基于传统的旋转式ADC大气色散补偿理论,建立了旋转式ADC光线路径的矢量模型,进而推导了色散补偿及光轴偏移矢量模型。基于该数学模型仿真分析了ADC不同参数对色散补偿效果、棱镜旋转角度及光轴偏移的影响。仿真结果表明:不同材料组合和不同胶合型式的旋转式ADC,在补偿相同的大气色散时,棱镜组对旋角度相差不大,其差值随天顶角的增加而增加;选择折射率在中心波长附近位置相同的材料,可以降低ADC出射光色散残差,提高色散补偿效果;ADC旋转补偿不同天顶角的大气色散时,系统光轴偏移角度随胶合面数量的增加而减小,每增加一个胶合面数量,光轴偏移角度可下降一个数量级。实际应用设计ADC时,可通过控制胶合数量及材料选取等方法有效补偿色散并抑制光轴偏移。 展开更多

关键词 大气色散 光线追迹 大气色散校正器 光轴偏移

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太赫兹时域光谱无损检测玻纤复合材料的干涉现象研究 被引量：3

12

作者 牟达 王奇书 +5 位作者 崔宗宇 任姣姣 张丹丹 李丽娟 辛胤杰 周桐宇 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期3031-3040,共10页

玻璃纤维增强复合材料作为新型的先进复合材料,具有质量轻、耐高温、耐冲击等特有的优点被广泛地应用在航空军工等领域。然而,在其生产过程中由于制作工艺的影响,使其内部容易产生分层和夹杂等微小缺陷;另一方面,此类复合材料在其生命... 玻璃纤维增强复合材料作为新型的先进复合材料,具有质量轻、耐高温、耐冲击等特有的优点被广泛地应用在航空军工等领域。然而,在其生产过程中由于制作工艺的影响,使其内部容易产生分层和夹杂等微小缺陷;另一方面,此类复合材料在其生命周期内,由于外界因素如冲击力、高温等干扰,使得材料表面和内部发生灼痕和脱粘等缺陷。缺陷的存在使得作为结构件的玻璃纤维增强复合材料的安全系数降低,因此有必要对材料内部的缺陷进行检测。太赫兹时域光谱技术得益于太赫兹波段的独有优势,作为传统无损检测方式的有效补充,以其瞬态性、低能性以及指纹谱性近年来被广泛地应用在复合材料无损检测领域,可以有效地对缺陷进行无损检测。通过检测结果对玻璃纤维增强复合材料的性能进行评估,然而利用太赫兹时域光谱技术对缺陷检测分析时,发现对缺陷进行层析成像过程有一些随时间扩散的条纹,条纹的存在掩盖了缺陷的形状,对缺陷的清晰识别产生影响,进一步导致对缺陷的漏判和误判。现阶段,对于缺陷层析成像时条纹出现的原因在理论上的分析鲜有研究,该研究提出了应用时域有限差分技术建模分析太赫兹波与玻璃纤维增强复合材料的相互作用机理。建立在0.2~1.5 THz频段范围内的反射式数值模型,通过数值模拟实现了对玻璃纤维增强复合材料内部1、3以及5 mm深度处的缺陷成像,并且发现,当太赫兹波垂直入射到玻璃纤维复合材料表面时,每一深度处的缺陷均可清晰成像,当太赫兹波以1°倾斜角入射到玻璃纤维增强复合材料表面以及玻璃纤维增强复合材料上下表面存在2°倾斜时,材料内部每一深度处的缺陷成像中均出现了交替变化的条纹,验证了出现条纹的原因是由干涉现象引起的。 展开更多

关键词 无损检测 太赫兹 时域有限差分 缺陷成像 干涉条纹

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偏振光谱识别光学系统的复原方法与设计 被引量：3

13

作者 穆竺 王加科 +2 位作者 吴从均 颜昌翔 刘智颖 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第5期258-265,共8页

为准确方便获取4个波长相关的斯托克斯参量,可采用强度调制型偏振光谱成像技术,从偏振光谱强度调制理论与傅里叶变换解调方法入手分析推导计算了偏振光谱信息的复原过程,据此得到了系统的基本结构。以模块化设计的思路分别设计了光谱部... 为准确方便获取4个波长相关的斯托克斯参量,可采用强度调制型偏振光谱成像技术,从偏振光谱强度调制理论与傅里叶变换解调方法入手分析推导计算了偏振光谱信息的复原过程,据此得到了系统的基本结构。以模块化设计的思路分别设计了光谱部分光学系统的前置望远物镜及Offner分光系统,设计结果实现了在400～1 000 nm谱段光谱分辨率1.24 nm,并结合光谱系统参数匹配设计完成了前端偏振光谱调制模块,给出了一套完整的设计实例。最后通过实验验证了偏振光谱调制模块设计的合理性与傅里叶变换解调方法的可行性,为偏振光谱信息复原奠定了基础。 展开更多

关键词 光学设计 偏振光谱复原 强度调制 光谱系统 傅里叶变换

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折射率调制矩阵的Bragg光栅光谱分布特性研究 被引量：1

14

作者 刘智超 张丽娟 +1 位作者 杨进华 王高 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期3718-3723,共6页

为了实现对光纤光栅回波光谱分布的控制,利用传输矩阵法构建了分段调制折射率的数学模型。通过在各个分段中以不同形式的折射率调制组合实现对回波光谱分布的控制,研究了基于不同折射率分布条件下的谱形特性,为实现获取任意形态的Bragg... 为了实现对光纤光栅回波光谱分布的控制,利用传输矩阵法构建了分段调制折射率的数学模型。通过在各个分段中以不同形式的折射率调制组合实现对回波光谱分布的控制,研究了基于不同折射率分布条件下的谱形特性,为实现获取任意形态的Bragg光谱分布提供了理论支撑。系统结合耦合模理论与矩阵传输算法,当分段后子光纤光栅尺寸符合边界条件时,即仍可应用耦合模理论计算,同时又可以将多段的耦合方程以正、反向模式的形式通过矩阵函数进行表达。由此可知,虽然任意折射率调制组合构成的整个光纤光栅不具备通解形式,但分段后的子光纤光栅具有可解析的特性,同时再利用矩阵传输算法可以将m段子光纤光栅的正反向模式进行计算,就能将任意形式光纤光栅的折射率调制函数转化为传输矩阵组,再对其反射率分布场进行解析。最终,可以得到整个光纤光栅的等效正、反模式,即实现回波光谱分布的控制。由理论部分可知,回波光谱分布特性主要受正反向导模耦合系数、纤芯位置、分段数决定,可由^σ(z)和k(z)表示。通过MATLAB仿真分析可知,两参数在(0,1)范围内对反射率函数具有明显的调制作用。随着控制参数阶数的增大,反射率调制斜率也会增大;当k(0. 38,0. 48),^σ(0. 52,0. 58)时,反射率调制符合单调特性。从而得到了不同控制参数条件下反射率函数的分布变化,讨论了耦合系数对回波谱形控制的量化效果。实验利用AVESTA公司的Ti:Sapphire飞秒激光器完成了四种不同结构光纤光栅的制作,采用了四种折射率分段调制的FBG结构,分别是:(1)在m段中Λ1和Λ2交替均匀分布;(2)在m/2段中Λ1和Λ2交替均匀分布,其余段随机分布;(3)在m/2段中Λ1和Λ2随机分布,其余段也随机分布;(4)在整个光纤光栅段折射率随机分布。对以上四种FBG的回波光谱分布进行测试与比较,可知采用分段折射率调制对Bragg光谱特性的作用效果。实验结果显示:当以矩阵组形式的FBG若在m段分布时,则与传统串联型均匀FBG测试效果一致,具有两个明显的Bragg特征峰;而矩阵组在m/2段中分布时,测试光谱仍能明显获取折射率调制特征信息,即存在两个Bragg特征峰,但峰峰值减小,噪声谱增大,半宽变窄。同时,相比交替模式而言,随机分布形式此种变化趋势更为明显。由此可见,通过控制矩阵组分布对回波谱形中特征峰值、半宽及功率谱进行调制。该方法在预先设计折射率调制矩阵的条件下,可以对Bragg光谱分布进行精确控制,实现目标回波谱形的获取。 展开更多

关键词 光纤光栅 光谱分布 传输矩阵组 折射率调制

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基于改进Fleury算法的激光扫描投影路径规划方法 被引量：12

15

作者 侯茂盛 孙明利 +3 位作者 杨帆 李丽娟 朱运东 范成博 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期493-499,共7页

为改善激光扫描投影系统在扫描复杂图形时由于扫描频率远小于20 Hz而引起的严重闪烁问题,基于图论理论将Fleury算法应用于激光扫描投影路径规划,并针对该算法无法优化非欧拉路径的局限性,提出了改进的Fleury算法。应用MATLAB对上述算法... 为改善激光扫描投影系统在扫描复杂图形时由于扫描频率远小于20 Hz而引起的严重闪烁问题,基于图论理论将Fleury算法应用于激光扫描投影路径规划,并针对该算法无法优化非欧拉路径的局限性,提出了改进的Fleury算法。应用MATLAB对上述算法的扫描路径优化效果进行仿真分析,并应用到已有的激光扫描投影系统中进行实验,实验结果表明:基于改进的Fleury算法的激光扫描投影路径优化技术可以使激光扫描投影频率提升至20 Hz左右,有效解决频闪问题,提高绘制图像的质量,从而提升自主研发激光扫描投影仪器的实际应用价值。 展开更多

关键词 激光扫描投影 频闪 路径优化 Fleury算法 欧拉图

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基于时间补偿的激光扫描投影图形偏差校正研究 被引量：9

16

作者 侯茂盛 陈雨情 +3 位作者 刘大礼 孙明利 史铮雪 李丽娟 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期66-75,共10页

为了解决自研的激光扫描投影系统在实际扫描投影零部件外形轮廓时会存在拖尾、缺失和非预期的圆角过渡等图形偏差,严重影响投影出零部件外形轮廓的形状准确度的问题.通过分析拖尾和缺失偏差、转角偏差产生的原因,研究了基于时间补偿的... 为了解决自研的激光扫描投影系统在实际扫描投影零部件外形轮廓时会存在拖尾、缺失和非预期的圆角过渡等图形偏差,严重影响投影出零部件外形轮廓的形状准确度的问题.通过分析拖尾和缺失偏差、转角偏差产生的原因,研究了基于时间补偿的激光扫描投影图形偏差校正方法,得出了补偿时间与采样率间的关系,建立了时间补偿与投影图形转角角度间的数学模型.应用所研究方法在自主搭建的激光扫描投影系统中进行验证实验,并与国外FARO激光扫描投影系统的投影图形进行对比.实验结果表明:对优化投影路径后的5行5列棋盘格图形进行投影时,比较偏差补偿前后实际投影图形效果,补偿后的投影图形形状准确度优于0.5 mm.基于时间补偿的激光扫描投影偏差校正方法可以有效地补偿拖尾和缺失偏差、能够优化非预期的转角偏差,该方法应用于自主研发的激光扫描投影系统能够显著提高投影图形准确度,具有良好的实际应用价值. 展开更多

关键词 激光扫描投影 偏差校正 时间补偿 拖尾 缺失 转角

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融合单目视觉的激光扫描投影系统自标定方法 被引量：9

17

作者 侯茂盛 陈雨情 +1 位作者 史铮雪 李竺悦 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期134-141,共8页

为解决现有激光扫描投影系统中需要手动标定的问题,提出了融合单目视觉的激光扫描投影系统自标定方法。首先建立了融合单目视觉技术的激光扫描投影系统模型,给出了融合单目视觉的激光扫描投影系统自标定方法;其次建立了单目相机与激光... 为解决现有激光扫描投影系统中需要手动标定的问题,提出了融合单目视觉的激光扫描投影系统自标定方法。首先建立了融合单目视觉技术的激光扫描投影系统模型,给出了融合单目视觉的激光扫描投影系统自标定方法;其次建立了单目相机与激光扫描投影系统、被投影物体之间的数学模型;最后运用Matlab软件进行模拟仿真,证明融合单目视觉的激光扫描投影系统自标定方法可以解决上述问题。同时为验证融合单目视觉的激光扫描投影系统自标定方法的精度是否满足激光扫描投影系统的需求,将Matlab软件求解的实验结果与SA软件求解的实验结果进行对比,并分析精度与距离、角度等外部因素的关系。仿真实验结果表明:当距离一定时,单目相机旋转角度为55°时,单目相机距离投影仪和被投影物体的范围为1.5~3 m,且满足投影仪的精度要求。同时通过自主搭建新型激光扫描投影系统,证明了融合单目视觉的激光扫描投影系统自标定方法具有实际可操作性和可行性。 展开更多

关键词 激光扫描投影 单目视觉 自标定 位姿转换 粒子群优化

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offner型连续变焦中波红外光谱成像系统设计 被引量：9

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作者 刘智颖 高柳絮 黄蕴涵 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第7期162-170,共9页

为了适应不同视场光谱仪的应用需求,设计了一款offner型连续变焦中波红外光谱成像系统。该系统引入前置变焦系统实现60~300 mm范围连续变焦,同时采用光栅型offner同心结构进行光谱分光及成像,系统工作波段为3~5μm,选用制冷型红外探测器... 为了适应不同视场光谱仪的应用需求,设计了一款offner型连续变焦中波红外光谱成像系统。该系统引入前置变焦系统实现60~300 mm范围连续变焦,同时采用光栅型offner同心结构进行光谱分光及成像,系统工作波段为3~5μm,选用制冷型红外探测器,系统F#=4.0。根据物像交换原则及光焦度分配原则对前置变焦系统和中继系统的初始结构进行了计算,并应用zemax软件对各子系统进行优化,使其满足设计参数要求。最终offner型连续变焦中波红外光谱成像系统的调制传递函数在空间频率33 lp/mm处接近衍射极限,点列斑均方根半径均小于一个像元大小,设计的结果显示系统结构简单,在各个焦距位置及各谱段下,像质均满足了设计指标要求,成像质量良好。 展开更多

关键词 光谱成像 连续变焦 中波红外系统 冷光阑匹配

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激光除冰光学系统的设计与参数分析 被引量：7

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作者 刘智颖 穆竺 +2 位作者 王加科 常征 刘金 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期141-147,共7页

基于实际激光除冰过程对光斑尺寸与作用距离的需求,根据激光器功率与抗激光损伤阈值的工艺参数,确定激光除冰光学系统的纵向长度与横向尺寸,据此设计了作用距离为100~500m且光斑尺寸为200~600mm可调的抗高功率损伤光学系统.针对激光作... 基于实际激光除冰过程对光斑尺寸与作用距离的需求,根据激光器功率与抗激光损伤阈值的工艺参数,确定激光除冰光学系统的纵向长度与横向尺寸,据此设计了作用距离为100~500m且光斑尺寸为200~600mm可调的抗高功率损伤光学系统.针对激光作用距离、光斑尺寸与调焦距离的关系曲线进行了理论计算与模拟仿真,仿真结果表明系统可实现所需的作用距离与光斑,并经实际样机实验得以验证. 展开更多

关键词 光学设计 激光除冰 参数计算 作用距离 光斑尺寸

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基于IGES的激光扫描投影文件解析方法研究 被引量：6

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作者 范成博 张梦梦 +3 位作者 刘继强 陈雨情 李丽娟 侯茂盛 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期611-617,共7页

激光扫描投影仪能够实现待装配零部件线框轮廓的精准位置投影,能够大幅度改善由传统装配方式所引起的精度差,效率低等问题。为了在自主研发的激光扫描投影系统中实现可直接读取IGES(初始化图形交互规范)格式的三维数模激光投影,研究了... 激光扫描投影仪能够实现待装配零部件线框轮廓的精准位置投影,能够大幅度改善由传统装配方式所引起的精度差,效率低等问题。为了在自主研发的激光扫描投影系统中实现可直接读取IGES(初始化图形交互规范)格式的三维数模激光投影,研究了多特征图元提取和文件自动生成方法。该方法通过提取待投影线框图形的点、线、面等数据特征,以元胞的方式存储在.ply格式文档中,通过.ply文件对数控开关进行延时控制以及对二维振镜轨迹进行操控,实现更加智能化地控制激光扫描投影。应用12个IGES格式图元的投影实验验证,该方法可实现所有图元清晰投影且激光轮廓线宽优于0.3 mm,通过这种新型投影系统可提高车间装配生产效率,改善装配精度。 展开更多

关键词 激光投影 IGES 数据转换 多特征 投影文件

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