针对异形件曲面弧度的测量问题, 提出了一种基于单目视觉的曲面弧度测量方法.首先, 用基于三色LED环形光源和CCD彩色相机组成的单目视觉系统采集单张包含被测曲面表面特性的彩色图像; 其次, 分析该图像的彩色分布特征、灰度变化规律和相邻区域特征的相关性, 设计分割方法, 完成目标曲面的分割; 然后, 基于单目视觉系统成像模型, 结合材质与实验环境相关参量, 推导出被测表面高度计算方程; 最后, 解出相邻像素点间的高度累加分量, 进而还原被测点的高度, 在此基础上, 建立曲面弧度测量模型并完成曲面弧度测量.分别对3D打印曲面样品、螺钉螺纹、SIM卡槽进行了曲面弧度测量实验, 与激光三角法测量结果对比, 所提方法误差小于±3.6%, 测量准确度为0.000 1 rad, 曲面弧度测量时长小于0.6 s.实验结果表明, 该方法对测量物体边缘、高度突变, 高度渐变等类型的曲面都具有良好的适应性, 在实现较高准确度测量的同时, 具有较快的测量速度.

提出了一种基于空间光程差调制的条纹位置测量方法, 用于恒星干涉仪条纹搜寻和条纹追踪.来自基线两端的两光束合束时, 通过合束器在两光束之间引入一个倾角, 用以实现静态的空间光程差调制.使用成像透镜将静态光程差调制得到的白光干涉条纹成像到CCD探测器上.白光条纹位置的偏移与两光束之间的光程差大小相关, 使用获得的干涉条纹实时计算白光条纹位置, 测量出两束光之间的光程差, 用于延迟线的实时光程差补偿, 从而可以稳定干涉条纹.数值模拟和实验结果表明, 采用该方法获得的最大光程差测量误差为0.159 μm, 小于数值模拟和实验所用宽带光的平均波长0.555 μm, 测量精度满足条纹相干的要求.与时间调制方法相比, 该方法原理和算法简单, 且对于大气扰动更不敏感.

云粒子探测仪效率高、结构简单，在人工影响天气的活动中起着重要的作用.本文提出一种使用单模光纤耦合输出的685 nm激光作为光源的新型云粒子探测仪.该仪器利用小孔光阑切割激光光束，使用相对均匀的中央部分的光束照亮云滴，采用具有两个高速A/D转换芯片（10M/S）的嵌入式计算机来不断地获取和处理云滴粒子信号，将所有云滴的原始数据存储在嵌入式计算机的固态磁盘中进行云滴粒径分布计算，并将计算结果发送到机舱内主计算机中即时显示.实验中，使用固定尺寸的标准粒子对仪器进行标定，获得不同直径云滴粒子信号变化幅度，从而获取该探测仪对云滴粒子的响应曲线；将探头安装在飞机上进行了现场观测实验，结果表明这种探头具有云滴测量能力.

自由曲面光学透镜注射成型误差对其光学性能将产生直接影响。注射成型过程中，注射工艺参数组合的优劣，直接影响成型误差的大小。为了获得高精密度的光学元件，就热塑性塑料的注射温度、模具温度、注射压力、保压压力及保压时间等主要工艺参数，对注射成型误差的影响进行综合研究，并且进行了实验验证。研究结果表明：适当提高注射温度与模具温度，同时采用高压注射、高压保压以及快速保压工艺，可显著降低注塑工件的体积收缩率，显著提高面形精密度，其光学表面面形误差小于0．1μm。可为注射工艺设计提供合理的依据。