长春理工大学 光电工程学院, 吉林 长春 130022
我国鼻内窥镜受加工, 装调等因素的影响, 内窥镜在实际使用时的分辨率及像差情况要明显差于设计水平, 论文经过公差分析, 得出偏心公差对结果影响巨大, 基于以上问题, 文章在设计的一款视场角为80°, 入瞳直径为0.2mm的鼻窦物镜基础上, 模拟装调误差, 提出在不改变装调后鼻窦物镜机械结构的前提下, 在物镜保护玻璃前方加入掩膜相位板补偿装调误差导致的成像质量下降; 从设计结果可知, 添加掩膜相位板后系统传函图从在空间频率30lp/mm等于0提升到170lp/mm大于0.2; 用N3鉴别率板检测系统分辨率, 物方可分辨18组左右, 物方分辨率为15μm。由此可知在补偿掩膜相位板的设计中, 在不改变原设计基础上, 可明显提高像质。
鼻窦物镜 偏心误差 掩膜相位板 像质分析 nose sinus objective lens eccentricity error phase plate image quality analysis
1 哈尔滨工业大学 电气工程及其自动化学院，黑龙江 哈尔滨 150001
2 中国船舶工业系统工程研究院，北京 100094
3 哈尔滨工业大学 航天学院，黑龙江 哈尔滨 150001
针对立体视觉系统采用圆形特征点标定时存在的空间圆形投影边缘模糊和偏心现象问题，利用改进Zernike矩和偏心误差修正进行圆心的高精度定位，以此提高相机参数的标定精度。首先考虑了由于立体视觉成像系统的标定场景光照强度不均匀引起的圆形特征投影图像边缘模糊的问题，引入高斯误差函数对边缘过渡段的灰度分布进行描述，建立了高斯边缘模型，并基于该模型计算投影图像的Zernike矩，然后利用改进Zernike矩实现高精度的圆形特征投影边缘像素坐标定位。此外，分析了影响圆形特征中心投影点和拟合圆心间偏差大小的因素，基于该分析对迭代拟合圆心进行偏差补偿使之逼近真实的圆心投影，最后通过所提算法对99圆形标志点进行圆心坐标提取并用于相机参数的标定。仿真实验表明，文中算法对投影图像边缘定位的精度以及圆心拟合的精度均高于传统的算法；实测实验中，基于圆心高精度坐标得到的相机标定参数对标准杆进行三维重建，长度测量精度比传统算法提高了30%。
立体视觉 改进Zernike矩 偏心误差修正 相机标定 stereo vision improved Zernike moment eccentricity error correction camera calibration 红外与激光工程
2021, 50(12): 20210130
1 西安工业大学光电工程学院，陕西 西安 710032
2 内蒙古金属材料研究所，浙江 宁波 315103
针对旋转平移法在检测过程中存在偏心误差的问题，提出一种基于三维面形的图像配准偏心误差修正方法。首先采用旋转平移绝对检测法获得旋转0°和旋转180°两个状态下被测镜的面形；然后利用三维面形数据构建相似度函数，实现被测镜面形在0°和180°状态下的配准，从而获得偏心误差。数值仿真计算结果表明，偏心误差修正前，残余面形的峰谷值为7.783 nm，均方根值为0.578 nm；偏心误差修正后，残余面形的峰谷值为0.034 nm，均方根值为0.004 nm。结果表明该修正方法可行，可以有效提高旋转平移法的检测精度，为高精度光学元件面形的绝对检测提供重要参考。
测量 绝对检测 旋转平移 偏心误差 图像配准 激光与光电子学进展
2021, 58(19): 1912001
1 长光卫星技术有限公司, 吉林 长春 130000
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
图像式角位移测量装置中, 光栅的安装偏心标定结果直接影响着角位移测量的精度。为此, 本文设计了一种用于调试图像式角位移测量装置光栅偏心度的系统。首先, 根据图像式角位移测量机理, 提出了基于线阵图像传感器的标定光栅偏心度监测原理; 然后, 在图像传感器上建立了偏心调试监测信号的模型, 并提出存在偏心时偏心监测信号的变化机理; 最后, 对某型号角位移测量装置进行了实验, 并给出了调试建议。实验表明, 经过调节误差均方差由1 017″降低到12.8″。本文设计的偏心监测系统能够实现对标定光栅的高精度安装调试, 提高了图像式角位移测量装置的批量生产效率。
角位移测量 标定光栅调试 偏心误差 监测系统 angular displacement measurement grating debugging eccentricity error monitoring system
1 吉林工程技术师范学院 量子信息技术交叉学科研究院，吉林 长春 130052
2 吉林省量子信息技术工程实验室，吉林 长春 130052
3 长春理工大学 电子信息工程学院，吉林 长春 130022
为了提高测角系统的测量精度，基于误差的特性和表现形式，从谐波角度对测角系统中的刻划误差、光电信号误差、偏心误差、倾斜误差和变形导致的误差建立相应的数学模型，并对偏心误差和倾斜误差进行仿真分析。搭建了金属圆光栅测角系统，对系统中的误差进行了分析和修正。实验结果表明：测角系统测角误差为134.2″，修正后误差为32.23″，圆光栅测角系统误差分析为后续的误差补偿提供了理论基础。
圆光栅 测角系统 偏心误差 误差分析 circular grating angle measuring system eccentricity error error analysis
1 中国科学院光电技术研究所自适应光学重点实验室, 四川 成都 610209
2 中国科学院大学, 北京 100049
为保证大口径望远镜主镜在加工、镀膜和装调过程中的径向公差要求, 提出一种基于图像处理的实时检测大口径望远镜主镜径向偏心误差的方法, 利用光学成像系统对沿轴线运动的主镜的内孔和固定于主镜支撑结构底座的参考孔进行成像, 通过边缘提取和质心算法计算主镜相对于支撑结构的径向偏心误差。经实验验证, 该方法可实现对主镜径向偏心误差的实时测量, 且测量精度满足主镜的径向公差要求。
成像系统 大口径望远镜主镜 径向偏心误差 质心算法 激光与光电子学进展
2017, 54(9): 091103
哈尔滨工业大学 电气工程及自动化学院，黑龙江 哈尔滨 150001
由于使用传统的误差修正方法进行微球形貌检测会有过大的残差，本文提出了一种新的偏心误差修正方法来提高微球表面形貌检测的精度和效率。在分析了横向偏心和轴向偏心引入光程差数学模型的基础上，推导了偏心误差的高阶近似模型，提出了小曲率半径下基于Zernike多项式拟合的偏心误差修正方法，并给出误差修正的流程及相关参数的标定方法。通过对2 mm直径的微球的表面形貌检测验证了所提出误差修正方法的可行性和有效性。结果表明: 相对于零条纹时的形貌误差基准，采用本文提出的方法修正后的残余形貌误差峰谷(PV)值为0.081 5λ，均方根(RMS)值为0.016 1λ，比传统方法修正效果更好，能够满足高精度微球形貌检测的需求。
表面形貌检测 微球 偏心误差 Zernike多项式拟合 surface topographic inspection microsphere eccentricity error Zernike polynomial fitting 光学 精密工程
2015, 23(10): 2794
光电控制技术重点实验室， 河南 洛阳 471009
为了减小光栅角编码器偏心误差的影响，提高光栅角编码器角度测量的精度，对偏心误差的修正方法进行了研究。通过对光栅角编码器测角原理和偏心误差产生原因的分析，建立了偏心误差模型。并根据偏心误差模型的特点，对其进行简化，得到易于数学计算的偏心误差修正模型。以平行光管和23面棱体为基准，得到存在偏心误差的一组光栅角编码器测量数据。使用线性最小二乘参数选择准则，对偏心误差修正模型中的参数进行优化计算，得到修正模型中的参数，完成对光栅角编码器误差偏心的修正。通过误差修正试验和精度验证试验，表明经过偏心误差修正，系统测量精度优于±13″。修正方法达到了补偿误差的目的，提高了光栅角编码器的测量精度，满足了高精度角度测量的要求。
光栅角编码器 偏心误差 修正模型 线性最小二乘 optical angular encoder eccentricity error correction model linear least-squares
浙江大学 现代制造工程研究所，浙江 杭州 310027
对关节臂式坐标测量机中圆光栅角度传感器分度盘安装存在的偏心误差进行修正，可以有效提高测量机的测量精度。为了实现坐标测量机动态、实时的现场标校，建立了一种六自由度关节臂式坐标测量机的坐标系统，分析了圆光栅分度盘的安装偏心对角度测量的影响，推导了由于偏心引起的测量误差及其修正公式。分析表明，较小的安装偏心便会引起较大的角度测量偏差。以测量机的单点重复测量精度为目标函数，提出了一种基于模拟退火算法的角度传感器偏心参数辨识方法，并将其用于测量机关节圆光栅12个偏心参数的辨识和修正，实验结果表明,修正之后测量机的重复测量精度提高了11.3%。
关节臂式坐标测量机 角度传感器 偏心误差 参数辨识 误差修正 Articulated Arm Coordinate Measuring Machines(AACM angle sensor eccentricity error parameter identification error compensation
