1 中国科学院上海光学精密机械研究所 强场激光物理国家重点实验室，上海 201800；中国科学院大学 材料与光电研究中心，北京 100049
2 中国科学院上海光学精密机械研究所 强场激光物理国家重点实验室，上海 201800
在激光三维成像雷达中，双光楔扫描是一种常用的扫描方式，具有能耗小、精度高、抗震性好等优点，并可有效减小系统的体积。但其扫描轨迹复杂，扫描点存在较大的冗余。首先基于一级近似公式研究了扫描轨迹的规律，随后分析了扫描轨迹间距和扫描点间距的变化特征，最终确定了全视场覆盖时的双光楔扫描参数，并由轨迹分布特征给出了降低冗余的方案。结果表明，全视场覆盖时，反向旋转和同向旋转具有相同的最小冗余2π，除旋转方向外，其他扫描参数完全相同。有效扫描视场和分辨率一定时，特定转速对下，部分覆盖的反向旋转可减小1/4的冗余；半周期的同向旋转可减小1/2的冗余。冗余降低的同时提升了成像的帧频。
激光扫描系统 双光楔 冗余度 图像分析 laser scanning system Risley prisms redundancy image analysis 红外与激光工程
2020, 49(8): 20190508
1 山东科技大学 测绘科学与工程学院，山东 青岛 266590
2 山东科技大学 海洋工程研究院，山东 青岛 266590
3 青岛秀山移动测量有限公司，山东 青岛 266510
车载移动测量系统是一种多传感器高度集成的测量设备，系统精度不仅取决于集成的传感器精度，还受激光扫描仪与组合导航系统之间安置参数检校的准确度影响。考虑到安置参数检校方法的便捷、有效性以及系统最终精度评估，提出一种基于参考面特征约束的车载移动测量系统安置参数检校方法。该方法根据包含系统安置参数的激光扫描点定位方程，利用参考面上的激光扫描点到参考面方程距离偏差最小作为约束条件，同时考虑到安置参数旋转量与偏移量间存在相关性，采用分步解算方法将旋转和平移量进行分开求解。最后，通过采集检校场和外场数据进行系统内符合和外符合精度评估。实验结果表明：该方法能够有效的消除安置误差影响，检校后内符合精度为0.007 m，外符合精度为0.024 m。
车载移动测量系统 面特征约束 安置误差检校 vehicle mobile laser scanning system planar feature constraint boresight calibration 红外与激光工程
2020, 49(7): 20190524
1 中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 上海海潮新技术研究所, 上海 200070
潜在指印的检测是物证检测中关键的一步。针对多种渗透性纸张上遗留的潜在指印,基于潜在指印残留物中有机物成分在紫外光激发下会产生荧光的特性,采用266 nm紫外激光器作为激发光源,通过二维激光扫描系统对潜在指印区域进行快速扫描,采用窄带滤光片滤除干扰光,以指印条纹对比度作为依据优化实验参数,采用剔除奇异亮点和提高对比度的方法复原指印荧光图像。通过对复印纸、书写纸、学生作业纸、便利贴和报纸这5种渗透性纸张上的汗指印和油指印进行检测,获得了汗指印和油指印的清晰图像。该方法可实现渗透性纸张上潜在指印的无损检测,在刑事侦查、痕迹检测等多个领域具有重要应用。
光电子学 本征荧光 指印检测 渗透性纸张 潜在指印 紫外激光 二维激光扫描系统
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院, 精密测试技术及仪器国家重点实验室, 天津市微纳制造技术工程中心, 天津 300072
2 天津航海仪器研究所, 天津 300131
激光扫描系统广泛应用于激光加工和激光成像等高精度系统中, 其光学质量是制造过程最终的评价指标。在批量生产中, 需要对光学系统进行公差分析, 以满足使用需求, 同时降低加工成本。以激光扫描系统为例, 采用统一场光学分析对该光学系统进行仿真, 结合激光扫描系统的光学性能, 对系统各个元件间的位置误差和旋转误差进行公差分析。通过对每个元件进行公差约束, 使整体系统满足设计和使用需求。搭建激光扫描系统的测量平台, 验证了测量结果与统一场分析的一致性。
测量 激光扫描系统 公差分析 统一场追迹理论 光学性能 激光与光电子学进展
2017, 54(12): 121203
1 中国科学院光电研究院, 北京 100094
2 苏州大学 现代光学研究所, 江苏 苏州 215006
介绍了作为大型机载激光雷达关键部件的双光楔扫描系统的模型建立、设计实现以及实验验证。为实现双光楔扫描系统的大尺寸、宽视场和高精度指向, 设计了16°楔角、320 mm直径的成对光楔, 以及对应的高精度PID双轴扫描控制模块, 分析了系统误差来源和误差控制方法。在45 m距离的地面测试中, 通过每个3.6°转动楔镜, 累计100次与真值测量比对进行检校和验证, 扫描指向误差小于50 μrad, 通过搭载集成后的机载激光雷达飞行实验, 实测扫描视场为32.03°, 进一步验证了双光楔扫描系统的有效性。
激光扫描系统 双光楔 PID控制算法 机载激光雷达 laser scanning system dual-wedge PID control algorithm airborne LiDAR 红外与激光工程
2016, 45(5): 0502001
长春理工大学 光电工程学院,吉林 长春130022
在激光扫描系统中f-θ透镜是重要的必不可少的部件,它在激光打标机、传真机、印刷机和用于制作半导体集成电路的激光图形发生器以及激光扫描精密计量设备等等光电系统中得到广泛的应用。文中设计了用于非接触在线检测工件尺寸的f-θ透镜。这种透镜的特点是一种负畸变透镜,属于像方远心光路,工作波长为单色光,像质要求波像差要小于λ/4,而且要求整个像面成平面且像质一致,无渐晕存在。所设计的f-θ透镜结构简单紧凑、焦距小、扫描精度高、加工成本较低,性能达到衍射极限,并具有像面上照度分布均匀,能量集中度高和相对畸变小等优点。
激光扫描系统 f-θ透镜 光学设计 laser scanning system f-θ lens optical design
1 北京交通大学 理学院,北京 100044
2 中国特种设备检测研究院,北京 100013
针对X 射线工业检测,设计了一种适合于计算机X 射线扫描仪的新型激光扫描系统。用五角棱镜和聚焦物镜组成扫描臂以取代Fθ 镜头,利用影像板的柔性成圆弧形进片。同时扫描臂又用做接收器件来收集激发出的荧光,使系统性能提高,结构简单。根据进片方案,确定了扫描仪的系统控制方法,给出了控制过程时序图。计算了当五角棱镜存在安置误差时,对系统分辨率的影响,表明了设计的激光扫描系统具有一定的容差性和实用性。用实验验证了所设计制造的扫描仪的性能,结果显示图像具有良好的视觉效果,能够满足工业检测要求。
激光扫描系统 控制系统 五角棱镜 扫描臂 影像板 laser scanning system control system pentagonal prism scanning arm imaging plate
西安交通大学精密工程研究所,陕西,西安,710049
通过介绍激光扫描测量原理，说明准确地从光刀图像中提取光刀中心位置是影响测量精度的关键因素。提出了基于非均匀有理B样条(NURBS)曲线插值的光刀中心提取方法。通过实验说明该方法重复提取的结果比较稳定，而且将误差控制在0.1个像素以下，从而使重复测量的高度误差在0.02 mm以下。
图像处理 反求工程 激光扫描系统 非均匀有理B样条(NURBS)
