变分同化风云四号干涉式大气垂直探测仪(Geostationary Interferometric Infrared Sounder，GIIRS)中波通道亮温偏差要求满足高斯分布，因此需进行GIIRS资料偏差订正。在Harris B A等人提出的“离线”法的基础上，发展了基于随机森林(Random Forest，RF)的GIIRS偏差订正方法。在具体执行过程中，基于风云四号多通道扫描成像辐射计(Advanced Geosynchronous Radiation Imager，AGRI)云产品对GIIRS资料进行了云检测。试验结果表明，经过偏差订正的GIIRS亮温偏差满足高斯分布的假定。与“离线”法相比，RF法的订正效果更好。

野外复杂环境下地线检测是高压输电线路巡检机器人自主越障的关键技术之一,光照变化和地线表面新旧程度是影响架空地线检测准确率的关键因素。针对这一问题,提出一种基于离线学习的野外架空地线检测算法。离线训练阶段,首先采用自适应同态滤波器对输入样本进行光照补偿,然后提取样本的局部二值模式直方图特征,结合离线学习算法支持向量机训练得到二类分类器;在线检测阶段,首先对样本分块,分类得到候选地线样本块,然后采用随机采样一致性算法去除误检块,拟合得到地线在图像坐标系中的位置参数。在野外新旧程度不同的线路上进行的大量实验表明,该方法对光照变化有良好的适应性,能较准确地检测不同新旧程度的架空地线,为后续的地线空间定位与抓线控制奠定了基础。

大口径非球面光学元件具有优越的光学特性,在激光聚变、空间技术和大型光学望远镜等领域有着越来越广泛的应用。然而大口径非球面元件的大批量生产需要高精度和高效率的数控磨削、抛光技术,同时超精密大中型非球面光学元件大批量制造所面临的巨大挑战推动了现代光学测量技术朝着更高的效率、更高的精度和更高的自动化水平方向发展。根据非球面光学元件的加工工艺,系统总结了磨削阶段测量技术的研究现状,并详细说明了以上技术的原理,最后展望了大口径非球面元件磨削阶段测量技术的发展趋势。

针对太赫兹时域光谱扫描成像系统中对参数设置、运动控制、数据采集和数据处理的需求，利用虚拟仪器的相应指令、数据处理的相关算法和 LabVIEW软件的特点，设计并实现了适用于本研究系统的独特软件系统，包括两轴平移台 SHOT102的通信和控制、时频域波形和图像显示、数据离线调用和处理等功能。利用该软件对4种含能材料进行二维扫描，扫描范围 14 mm×14 mm，扫描间隔0.4 mm，时间延迟线范围为 11.3~13.3 mm，扫描步长 0.002 mm，获得了其太赫兹扫描图像，从而实现含能材料种类辨别。

目前市场上常用的脱机LED显示屏控制方式主要为有线通信。随着移动通信技术的快速发展, 4G开始进入普及阶段。与传统有线通信方式相比, 4G技术不受地点的限制, 在工程成本、环境适应性、网络扩展性及设备维护等方面有明显优势。为了解决工程上有线LED显示屏受地理位置、通信距离、安装方式限制无法安装的问题, 本文设计实现了基于4G-LTE的脱机LED控制系统。系统以i.MX6Q微控制器为核心, 4G全网通模块为无线通信基础, FPGA芯片为LED显示屏扫描控制单元, 实现了ARM+FPGA+4G的全新脱机控制系统架构, 并设计了基于TCP/IP网络通信协议的上位机软件。该脱机控制系统通过4G网络可以实现高质量图像、视频的无线传输, 满足256级灰度全彩色LED脱机屏图文、视频的显示要求。经过测试, 系统能够稳定高效运行, 具有较强的实用性和较高的传输速率。

将工业机器人应用到增材制造系统中可显著提高其制造能力, 但在对机器人进行扫描轨迹编程时, 示教编程方式难以满足轨迹规划的复杂性和任意性, 而离线编程方式却能有效解决该问题。针对基于库卡某型工业机器人的同步送粉式激光沉积制造设备, 搭建了一套极具通用性和实用性的离线编程系统, 开展了机器人运动学算法研究、动态仿真系统开发、机器人程序输出等工作, 成功将现有专用于金属件沉积成形的辅助编程软件输出的分层切片扫描轨迹数据转换成了机器人6个旋转关节分量, 为沉积制造过程动态仿真和机器人程序输出提供了准确的数据源。通过开展现场试验对系统功能进行了全面验证, 制件形貌达到预期要求, 试验结果表明, 机器人运动学算法准确、位姿变换平滑, 仿真动作姿态与实际完全一致, 输出的机器人程序准确, 解决了先前为工业机器人编制任意、复杂扫描轨迹运动程序较难的问题。

针对现有LED汽车近光灯使用朗伯型LED光源效率不高和结构复杂等问题, 设计了一种基于空间光强分布为椭球状LED光源和后置吸光板的汽车近光灯光学系统。系统主要由LED光源、1/4椭球面反光罩、后置特定形状吸光板和配光透镜组成。运用TracePro软件进行光线追迹模拟, 并根据软件模型制作出了光源与灯具实物, 实测结果显示在25m远屏幕上光形可以很好地与模拟结果吻合。采用不同形状的后置吸光板可以实现国家标准(GB 25991-2010)规定的两种近光灯光型, 并且整灯的发光效率为82%。

为了准确测试和评价大口径连续相位板(CPP)元件的远场光强性能，根据激光装置需求建立了351 nm波长下大口径CPP远场光强离线测试系统，开展了330 mm × 330 mm口径CPP元件测试实验，并与标量衍射计算结果进行对比，分析了系统的测试重复性和测试精度。实测系统远场弥散斑大小为2.9倍衍射极限，可测试最大口径为圆形600 mm和方形430 mm × 430 mm。测试系统在焦点±2 mm范围内的能量集中度测试重复性优于0.2 %。计算和实验焦斑形貌及分布吻合，实测能量集中度比计算结果小0.85%、焦斑半径大13 μm左右，差异由实测系统的时间匀滑作用引起，可通过缩短曝光时间和减小系统像差等措施进一步提高测试精度。

针对神光Ⅲ主机装置的靶室结构和打靶方式要求，基于针孔成像原理，成功研制出应用于神光Ⅲ主机装置的X光静态成像系统。该系统采用模拟靶组件进行离线瞄准，并可进行在线轴向和指向调节，调节精度分别为81 μm、40 μm。针孔组件和滤片组件的自动更换使系统实现了真空环境下的在线快速切换和运行。同时使用有限元软件ANSYS对系统的变形与应力进行模拟分析以保证系统的可靠性。系统搭载X光CCD在神光Ⅲ主机装置上进行激光打靶考核，实验结果表明，该系统达到神光Ⅲ主机装置使用要求。

为了使机器人准确高效地完成复杂形貌零件修复，开发了一套基于三维视觉的激光再制造机器人离线自动编程系统。系统主要包含6个功能模块：机器视觉测量、三维建模、再制造规划、自动编程、仿真优化和通信模块。基于HALCON软件采用标准标定板进行视觉系统的标定，应用梯度重心法对采集到的激光光条图像进行光条中心提取，依据极限几何理论进行特征匹配，根据三角原理获取零件表面点云数据。然后逆向重建零件三维模型并提取出修复区域，根据工艺规划参数，自动进行再制造路径规划和机器人加工程序编制，并通过机器人主控方式实现多个设备之间的联动和时序控制。试验表明，该方法能提高激光再制造机器人编程效率和精度，且机器人动作连贯，修复路径与设计吻合，满足零件修复要求。