为了满足无人机光电载荷的体积和重量要求, 并有效解决传统凸轮机构加工精度要求高、系统易产生机械振荡等问题, 提高系统的响应速度和变焦精度, 对基于步进电机驱动实现连续变焦的直线变倍成像系统进行研究。采用二相混合式步进电机驱动实现机械补偿式变焦系统的变焦聚焦功能。首先, 本文研究了基于步进电机的直线变倍成像系统的工作原理与构成, 完成硬件平台的搭建, 利用单片机控制实现步进电机的加减速过程。然后构造适合本系统的图像清晰度评价函数, 并采用扫描反馈搜索算法完成对镜头焦距值的标定, 将标定结果载入聚焦算法。最后, 完成系统的性能测试。测试结果显示, 采用速度控制模型后, 步进电机的定位误差显著降低, 范围在0010 mm以下, 整个系统的变焦精度远远小于1%, 而且光学性能和外场拍摄性能较好。该基于步进电机的直线变倍成像系统满足无人机光电载荷的适用性要求。

在某高功率微波系统中，通过控制多路移相器的位置，来达到对微波波束的精确控制。在伺服控制系统的设计中，为了解决强电磁场对伺服系统的干扰与破坏，在设计时从控制系统方案设计、系统组成、移相器单元设计、位置传感器设计、位置环路设计、电路板设计、机箱设计、传输线缆等方面进行严格的针对性设计与处理。设计过程中，对关键器件与部件进行现场试验进行方案验证与选择。最终，在高功率微波系统对目标进行连续辐射的实测中，工作稳定可靠，控制系统对多路移相器的定位精度达到0.1 mm，达到了预期的效果。

研究了一种基于渐变滤光片的2～14 m常温红外光谱辐射计，实现了2%测量波长的分辨率。针对单片渐变滤光片的波长范围限制，采用三块渐变滤光片拼接的方式与光谱融合算法，实现了2～14 m宽波段覆盖。采用精密步进电机和位置传感器方案进行精密光谱分光，实现了2%测量波长的光谱分辨率。采用斩光和数字正交锁相放大方案，实现了微弱红外光谱信号的探测。用于驱动渐变滤光片的步进电机采用近似函数控制算法和阶梯变频加速型运动律控制方案，实现了高精度步进控制和0.1 转/s～10 转/s的不同光谱测量速度。最后，简要介绍了红外光谱辐射计的标定方法及结果。

对反射单元中步进电机的控制技术做了阐述,对比了自然采样法、对称规则采样法、不对称规则采样法的特点,指出不对称规则采样法的重要作用,并结合实际应用,叙述了不规则采样法步进电机控制技术的关键步骤,指出翻转点的选取和防死区设置的关键作用,最后通过反射单元的实际应用明确了不规则采样控制技术在实现快速、准确、高鲁棒性的步进电机控制中的应用价值。

介绍了一种适用于空间科学实验的显微图像自动获取系统，对三维立体目标进行微米级尺度显微成像。文章通过对常用的自动调焦技术的对比分析，总结出适合复杂背景下，空间三维立体目标的自动调焦方法。根据该方法确定系统方案并研制原理样机。通过实验验证表明，系统能够准确获取三维立体目标的显微图像，图像清淅且一致性好。

针对步进电机控制器性能检测及故障定位等测试需求, 介绍了一种步进电机控制器检测仪的设计方法, 实现了对步进电机控制器状态、转动角度及转动时间的检测, 重点阐述了基于单片机AT89C52的硬件组成及基于C51语言的软件设计。

为实现步进电机控制器系统升级,深入探讨了S3C2440A在步进电机控制器人机交互接口中的应用.S3C2440A内部具有专用的触摸屏接口和LCD控制器,可方便实现与触摸屏和LCD的无缝连接.在介绍步进电机控制器结构的基础上,给出了S3C2440A与触摸屏和LCD的接口电路,并对其应用程序设计进行了详细分析.通过等待中断模式和X/Y坐标连续转换模式的结合实现触摸屏触点信息的采集,并介绍了触摸屏的三点校正方法,最后给出了示例代码.以320×240 TFT LCD为例,对LCD控制器的时序、缓冲区设置和显示数据格式进行了详细分析,同样给出了应用程序代码.最后,完成了系统运行实验.实验结果表明,S3C2440A与触摸屏和LCD接口方便,采用该结构可简化硬件系统设计,并减轻系统运行负荷.整个系统运行可靠.

为满足高功率激光装置全程光路自动准直快速性及高精度的要求, 提出了一种光斑对应椭圆的长短轴差值法对光斑形状调节, 并结合重心法快速、高精度的获取光斑图像中心位置.利用大律法、3×3邻域法及8向链码法对光斑图像进行处理, 得到面积最大的光斑;分析最大光斑区域中心距, 求出最大光斑对应椭圆的长短轴长, 并根据长短轴差值调节光斑形状, 至长短轴差值近似为零, 获得形状最规则的光斑;分析形状最规则光斑的中心位置与其基准位置在x和y方向的偏差, 并将该差值转为闭环控制的步进电机所需要调整的步数, 实现激光光束的自准直.该算法应用在高功率激光装置中, 结果表明, 主放大光路的准直时间缩短为15 min, 近场准直的准确度优于0.2%, 远场指向准确度优于1 μrad, 满足高功率激光光束的准直要求.

随着国内电子工业的快速发展以及集成电路的广泛应用,印制电路板(PCB)的各项精度要求越来越高。介绍了一种基于机器视觉的嵌入式定位冲孔系统的设计方案,该方案通过快速Hough变换算法进行图像圆心定位,采用S3C6410芯片为主控芯片控制数字视频解码芯片TVP5150对CCD摄像头进行图像数据采集及处理,最后驱动SH2024B2和SH2046M型步进电机定位与冲孔。经过现场整机测试,该机的各项性能指标均达到了预期设计目标。

为便于工业应用，设计了具有人机交互界面的步进电机控制器。该控制器具有独立的编程指令。用户可通过PC机运行的程序编译软件完成应用程序的编写、自定义图像的选取及寄存器参数的设置。程序编译软件将上述信息通过串行总线传送给步进电机控制器，并保存在非易失性存储器中。步进电机控制器读取、解译并执行应用程序。该系统中配置有液晶显示器，实时显示操作信息；同时配有键盘，便于用户在工业现场修改应用程序或寄存器参数。整个系统以片上外设丰富的Cortex-M3核ARM芯片为核心，对系统指令、人机交互键盘、非易失性存储及LCD显示模块的设计进行了详细分析，并给出了系统设计显示结果。结果显示：LCD显示信息与用户按键命令同步，非易失性模块数据存储可靠，系统运行结果良好。