1 长春理工大学 光电工程学院 光电测控与光信息传输技术教育部重点实验室, 长春 130022
2 北京空间机电研究所, 北京 100094
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.
激光扫描投影 偏差校正 时间补偿 拖尾 缺失 转角 Laser scanning projection Deviation correction Time compensation Trailing Missing Corner
1 长春理工大学光电工程学院光电测控与光信息传输技术教育部重点实验室, 吉林 长春 130022
2 北京空间机电研究所, 北京 100094
为解决现有激光扫描投影系统至少需要4个合作目标点才能实现坐标转换关系标定,并且经常因迭代算法不收敛而需要多次、长时间才能完成坐标转换参数解算等问题,提出并研究了融合激光测距的激光扫描投影系统标定技术。研究了加入和未加激光测距模块的激光扫描投影系统数学模型,并运用粒子群优化算法仿真分析其标定精度。针对测距误差对系统标定精度有较大影响的问题,提出粒子群导数标定算法改进标定算法,最终实现了仅需3个合作目标点的快速标定,且标定精度可提升至10 -7 mm。
测量 激光测距 激光扫描投影系统 标定模型 粒子群算法 粒子群导数标定算法 中国激光
2019, 46(10): 1004002
环形高次非球面在航天遥感器的光学系统中应用越来越广泛, 为了精确测量其非球面参数和矢高, 在探讨三坐标测量机非球面检测扫描路径的基础上, 分析了测试数据与理论数据之间的内在数学关系, 提出了一种基于坐标变换规范测试数据, 通过空间数据转换将测试数据降维, 数据处理由三维空间转换到二维平面, 进而在平面内做多项式拟合求解非球面母线的检测方案。通过泰勒级数展开, 对比分析了母线多项式拟合方程和标准非球面方程之间的系数对应关系, 并对某高次非球面进行实物检测。检测结果表明矢高拟合精度达 0.001 mm, 非球面系数拟合精度达到与设计值数量级一致, 检测方案合理可行, 为类似高次非球面的检测提供了一条有效可行的检测途径。
环形高次非球面 旋转母线 矢高 非球面系数 high-order ringy aspheric surface generatrix arc height aspheric parameters
北京理工大学 光电学院 “精密光电测试仪器及技术”北京市重点实验室, 北京 100081
提出了一种基于光强信号实时判断的快速定焦方法, 在对样品进行横向扫描的同时, 驱动测量物镜轴向移动, 对前焦探测器和后焦探测器采集到的光强信号进行实时处理, 通过实时判断测量面与样品的位置关系迅速找到焦面位置, 可实现快速、准确的轴向定焦, 极大地提升了定焦速度。理论分析和初步的实验表明, 该方法在一副图像的采集周期内能够实现轴向定焦, 在同等定焦精度条件下, 与清晰度定焦方法相比, 可节省90℅以上的定焦时间。
差动共焦 显微成像 快速定焦 differential confocal micro-imaging fast focus identification
为了实现高效、准确的检测和定位微结构如光刻掩模版的边缘轮廓，提出了一种差动共焦显微(DCM)边缘轮廓检测方法，并对该方法进行了原理仿真分析和实验验证。该方法具有在焦点的过零阶跃触发特性。利用该特性，该方法可以实时得到样品二值化边缘轮廓图像，极大地提高了边缘轮廓检测效率。理论分析和仿真表明，该方法边缘定位准确，不受边缘形状、方向和样品有效反射率的影响，可以有效抑制噪声和干扰。5 μm周期台阶标准样品周期测量对比实验表明，该方法所得边缘轮廓能够实现高精度的横向尺寸测量,因此能够用于微结构的快速工业边缘轮廓成像检测。
测量 边缘检测与定位 差动共焦显微术 过零触发 微结构检测 中国激光
2014, 41(10): 1008001
为进一步提高共焦元件参数测量系统的定焦精度, 提出了运用高斯滤波算法对由共焦系统采集的光斑图像和共焦轴向强度响应信号进行滤波处理, 以降低系统光学噪声对测量光斑图像的影响, 削弱外界环境扰动等因素对共焦轴向强度响应信号的干扰。经理论分析和实验验证, 在对测量光斑图像和共焦轴向强度响应信号进行高斯滤波算法处理后, 可有效地抑制图像噪声, 降低高次谐波干扰, 进而提高系统的定焦精度。
共焦 元件参数 高斯滤波 定焦 confocal component parameters Gaussian filter position
