1 南京理工大学 电子工程与光电技术学院, 南京 210094
2 北方信息控制研究院集团有限公司, 南京 211153
为了模拟复杂条件下的激光威胁源, 设计了一种基于多波长多编码合束输出的新型激光产生装置, 用于检测相应的激光告警设备。采用3路波长分别为650 nm、808 nm和905 nm的激光, 以STC8H单片机为核心构成编码模块, 输出调制后的编码激光, 通过二向分色镜将3路激光光束合成一束出射,进行了理论分析和实验验证。结果表明, 合束的脉冲激光能量最高达到2.45 mJ, 光束直径为6 mm, 频率调制精度达到0.5 Hz, 占空比调制精度达到0.1%; 该装置能够实现携带不同编码信息的、不同波长的激光合束出射。该研究为激光告警设备提供了一种新的检测装置, 对检测手段的改进有一定的参考意义。
激光技术 激光告警检测 脉冲宽度调制 激光编码 多波长 多编码 二向色镜 laser technique laser warning devices test pulse width modulation laser coding multi-wavelength multi-coding dichroic mirrors
南京理工大学 电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
基于等腰棱镜和单摄像机设计了一款小型化工业内窥镜系统, 它能够同时获取同一场景的两个视图并在单帧CCD图像上显示。通过建立系统结构参数模型, 分析测量范围对系统测量误差的影响, 结果表明: 近距离测量时, 测量范围小系统误差小, 随着测量范围变大测量误差也会变大, 并且在沿着直线ω1=ω2方向, 误差变化平缓。利用该系统测量高精度标定板的方格尺寸, 测量误差达到微米量级, 平均误差为2.06%, 符合工业应用需求。文章系统结构紧凑, 系统参数相对较少, 对工业内窥镜的结构设计与应用具有一定的指导意义。
等腰棱镜 工业内窥镜 双目立体视觉 误差分析 biprism industrial endoscope binocular stereo vision error analysis
针对多目标和伪随机编码激光半主动末制导，以及快速目标测距等应用环境的需求，设计了百赫兹百毫焦全固态纳秒激光器，旨在实现一体化、小型化和实用化样机要求。基于模块分时泵浦方式，有效降低单位体积激光工作物质及其泵浦源的散热压力，同时采用非稳激光谐振腔技术，提升出射激光光束质量，最后将2路谐振激光通过偏振控制合为1束，实现了1束高光束质量的百赫兹百毫焦纳秒脉冲激光输出，一体化样机质量仅15.5 kg。在工作频率100 Hz时，输出激光平均能量112 mJ，能量稳定性优于±9%，脉冲宽度10.8 ns，光束质量达到了11 mm·mrad，满足多目标和伪随机编码激光半主动末制导，以及快速目标测距对激光光源的需求。
南京理工大学 电子工程与光电技术学院, 南京 210094
光纤传像束是利用一定数量且规则排列的光纤实现传输图像的无源器件。为保证其成像质量, 文章基于机器视觉技术研究了一种对光纤数量的优化检测系统。针对光纤传像束端面图像采集不完整或边缘有缺陷的情况, 文章提出了一种基于欧拉数计算的边缘优化处理算法, 可以识别、标记并分类图像中所有的边缘轮廓, 不仅实现了对光纤数量的精确检测, 而且通过图形处理器(GPU)处理提高了算法性能。文章算法均在Visual Studio 2013、Opencv 3.1和CUDA 10.1的环境下调试运行。实验结果表明, 该系统对图像中光纤总数的检测误差率约为0.27%, 优化检测的误差率约为0.03%, 基本满足设计要求。不仅如此, 与常规的检测方法相比, 文章所提优化算法可大幅度降低对阈值的选取要求, 并有更高的检测效率。在统一计算设备架构(CUDA)的支持下, 双边滤波提速约20倍, 优化算法及整体运行减少近1/2时间。
光纤传像束 光学系统 图像处理 优化检测 效率 欧拉数 optical fiber image transmission bundle optical systems image processing optimal detection efficiency Euler number
南京理工大学 电子工程与光电技术学院，江苏 南京 210094
为了应对带钢激光平直度测量仪中半导体激光器（LD）输出光功率稳定性对平直度测量精度的影响问题，设计了一款高稳定度的LD恒流驱动、温控电路以及保护电路。系统以现场可编程门阵列（FPGA）为控制核心，利用深度负反馈恒流驱动电路实现对LD驱动电流的精准控制；基于ADN8830温控电路实现了对LD工作温度的有效控制；改进后的慢启动电路可实现LD驱动电流缓慢地线性增加到设定值，且准确控制慢启动时间；限流及静电保护电路能够实现激光器过流保护、有效避免浪涌电流和高压静电的损坏。结果表明，该电路可实现激光器驱动电流在0~75 mA连续可调，电流调节精度达0.025 mA，电流短期稳定度达0.014%，长期稳定度达0.016%；在控制工作温度为25 ℃时，输出光功率稳定性为0.205%。
半导体激光器 恒流驱动 温度控制 FPGA 高稳定度 diode laser constant current driving temperature control FPGA high stability 红外与激光工程
2022, 51(2): 20210764
1 西安应用光学研究所,陕西 西安 710065
2 西安现代控制研究所,陕西 西安 710065
3 西北机电工程研究所,陕西 咸阳 712099
提出了一种利用光电方法解决多发导弹测角的技术途径。示踪器向地面发射的脉冲光被跟踪目标的摄像机接收, 解算出光斑和目标的偏角, 形成制导修正依据; 借助时序控制, 使示踪器发光与相机曝光同步; 设置各枚示踪器发光顺序, 使摄像机每个曝光期内, 只有目标或指定的导弹光斑进入, 通过对像机视频图片的编组, 可形成各枚导弹与目标的序列图片, 实现各枚导弹独立制导。通过试验, 在PM2.5指数为120的情况下, 传输距离达到9 000 m, 并实现100 Hz双光源切换, 编码精度达到1 μs。该模式可满足探测距离和导弹区分。
制导 弹目测角 激光光斑 视频编组 图像坐标解算 guidance missile target angle measurement laser spot video marshalling image coordinate solution
1 中电科信息产业有限公司, 河南 郑州450007
2 中国电子科技集团公司 第二十七研究所, 河南 郑州450007
3 南京理工大学 电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
激光三角法具有非接触测量、测量范围大、相对测量精度高、结构简单、环境适应性强等多种优点, 得到了广泛应用。但是三角测量的理论公式具有非线性特征, 而且光学结构参数(a、b、θ)等在现实工程中具有不可测性。研究了三角测量中数学模型的建立方法, 选用多项式展开方法建立数学模型。通过应用最小二乘法拟合多项式的方法求解模型系数, 提出了根据最大相对拟合残差要求、结合相关系数用于控制拟合多项式阶数的评价方法, 并通过实际光学系统验证了该方法的可行性, 达到了0.01%的相对误差。最小二乘法拟合多项式的方法对于激光三角位移传感器的标定和系统误差消除具有实际的指导意义。
激光三角法测量 测量模型 最小二乘法 多项式拟合 laser triangulation method measurement model least square method polynomial fitting
南京理工大学电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
传统的线激光扫描技术以机器视觉为基础,算法复杂、计算量大,且匹配效率不高;而点激光扫描技术是以激光三角法为基础,算法简洁,但测量慢、点云稀疏。为解决上述问题,提出以激光三角法为基础的线激光扫描技术,根据相机针孔模型以及相机和线激光器的相对位置关系建立物像关系方程,求解场景三维坐标,简化了重建算法。采用以最小二乘法为基础的标定算法,实现了相机与线激光相对位置参数和系统旋转中心偏移参数的标定。同时分析了系统的理论精度,并结合场景重建实验和精度评估实验,对系统的可靠性和精度进行了验证。实验结果表明该系统效率高、精度好;在1000~1700 mm测量范围内该系统的绝对误差小于2.6 mm,精度高于0.25%,满足一般场景重建的要求。
测量 机器视觉 场景重建 针孔模型 标定 中国激光
2018, 45(12): 1204004
1 西安应用光学研究所, 陕西 西安 710065
2 西安现代控制技术研究所, 陕西 西安 710065
为实现对距离4 km目标100 Hz振动特征的提取, 提出利用激光微多普勒手段增强导弹目标辨识能力的方法。设计了一种基于偏振分光的激光发射/接收/电视共孔径系统, 这种能够二级稳定的系统适应于弹载环境, 利用光纤选通完成光程自动补偿, 实现相干光匹配, 采用本振/回波信号相干法, 用线宽300 Hz的本振光调制后形成探测脉冲光, 可提高探测距离, 并避免回波与本振光因大气衰减而导致的错峰, 由FPGA/DSP构建的傅里叶变换电路可获取时频曲线信号, 频移为36 kHz时可实现目标的辨识。
弹载系统 激光微多普勒 相干探测 光程差补偿 激光线宽 傅里叶时频转换 missile-borne system laser micro-doppler coherent detection optical path difference compensation laser line width Fourier time-frequency transform
南京理工大学电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
针对液晶显示屏(LCD)显示缺陷检测中待测图像出现的平移和旋转导致误检率过高, 传统人工检测效率低、漏检率高, 以及图像配准精度对缺陷检测准确率的影响等问题, 提出一种基于Fourier-Mellin变换的LCD显示缺陷检测方法。基本原理是利用Fourier-Mellin变换对标准图像和待测图像进行粗配准, 通过加速稳健特征/尺度不变特征变换(SURF/SIFT)算法进行细配准, 对标准图像和配准后的图像进行加权平均融合得到最终的配准图, 最后利用局部自适应阈值分割和差影法检测缺陷, 并标注缺陷的位置及信息。实验结果表明, 提出的方法对平移和旋转的稳健性好, 能够有效地检测出LCD显示缺陷, 检测准确率达到98.667%。
机器视觉 液晶显示屏显示缺陷检测 Fourier-Mellin变换 加权平均融合 局部自适应阈值分割 差影法 激光与光电子学进展
2017, 54(12): 121502
